物理學(xué)是研究最普遍的運(yùn)動(dòng)定律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。 物理學(xué)作為自然科學(xué)的主導(dǎo)學(xué)科，研究從宇宙到基本粒子的一切物質(zhì)最基本的形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此成為其他自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ)。 以下是小編為您搜集的關(guān)于物理學(xué)中向心力的知識(shí)點(diǎn)。 歡迎您學(xué)習(xí)和參考。 希望對(duì)您有所幫助。

物理向心力知識(shí)點(diǎn)1

向心力是根據(jù)力的作用而命名的。 向心力可以由彈力、摩擦力或重力提供，也可以是幾個(gè)力的合力，也可以由某個(gè)力的分力提供。

勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度保持不變，但速度的方向始終在變化。 只改變速度方向的力稱(chēng)為向心力。

向心力最顯著的特點(diǎn)是它垂直于速度的方向，只改變速度的方向，但不改變速度的大小。

對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體離心力和向心力，由于速度保持不變，而速度的方向不斷變化，所以合力必然垂直于速度的方向，并且合力指向軌跡的彎曲一側(cè)，正好指向到圓心，所以改變速度方向的力稱(chēng)為向心力。

對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，合外力提供向心力； 對(duì)于做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其所受的力一般是沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直于運(yùn)動(dòng)方向分解：沿運(yùn)動(dòng)方向的力（稱(chēng)為切向力）改變速度； 垂直于運(yùn)動(dòng)方向的力（稱(chēng)為法向力）會(huì)改變速度的方向。

知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

●向心力

(1)向心力是改變物體運(yùn)動(dòng)方向并產(chǎn)生向心加速度的力。

(2)向心力的方向指向圓心，并且始終垂直于物體的運(yùn)動(dòng)方向，因此向心力只改變速度的方向。

（3）根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，向心力和向心加速度之間的因果關(guān)系是兩者的方向始終一致：始終垂直于速度并沿半徑指向圓心。

(4) 對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)離心力和向心力，物體所受的凈外力均為向心力。 因此，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的凈外力應(yīng)該是：大小不變，方向始終與速度方向垂直。

●向心力公式

(1)由公式a=2r和a=v2/r可以看出，角速度不變的情況下，質(zhì)點(diǎn)的向心加速度與半徑成正比； 線(xiàn)速度恒定的情況下，質(zhì)點(diǎn)的向心加速度與半徑成反比。

(2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的凈外力都是向心力，因此物體所受的凈外力應(yīng)保持大小不變??，且始終垂直于速度方向； 凈外力僅改變速度的方向，而不改變速度的大小。 根據(jù)公式，如果物體所受的凈外力F大于在某個(gè)圓形軌道上運(yùn)動(dòng)所需的向心力，則物體將以恒定的速率運(yùn)動(dòng)到半徑減小的新圓形軌道上（其中角物體的速度會(huì)增加），使物體所受的凈外力恰好等于軌道上所需的向心力。 可以看到，此時(shí)物體會(huì)向圓心靠近移動(dòng)。 反之，如果作用在物體上的凈外力小于在某一圓形軌道上運(yùn)動(dòng)所需的向心力，則向心力不足，物體在軌道上運(yùn)動(dòng)。 半徑將增大，遠(yuǎn)離圓心。 如果凈外力突然消失，物體就會(huì)沿切線(xiàn)方向飛出，這就是離心運(yùn)動(dòng)。

●運(yùn)用向心力公式解決實(shí)際問(wèn)題

根據(jù)公式求解圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)應(yīng)做出四個(gè)判斷：

(1)確定圓心和圓軌跡所在平面；

(2)確定向心力的來(lái)源；

(3)以指向圓心的方向?yàn)檎_定向心力各分量的正負(fù)值；

(4) 確定滿(mǎn)足牛頓定律的動(dòng)力學(xué)方程。

常見(jiàn)測(cè)試點(diǎn)及方法

【例1】大輪通過(guò)皮帶拉動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。 大輪的半徑是小輪半徑的兩倍。 大輪上的一點(diǎn)S到旋轉(zhuǎn)軸的距離就是半徑。 1/3。 當(dāng)大輪邊緣P點(diǎn)的向心加速度為0.12m/s2時(shí)，大輪邊緣S點(diǎn)和小輪邊緣Q點(diǎn)的向心加速度是多??少？

分析：P點(diǎn)和S點(diǎn)在同一個(gè)轉(zhuǎn)輪上，它們的角速度相等，即P=S。 由向心加速度公式a=r2可知：as/ap=rs/rp，as=rs/rp？ ？ ap=1/30.12m/s2=0.04m/s2。

由于皮帶傳動(dòng)時(shí)不存在打滑現(xiàn)象，因此Q點(diǎn)和P點(diǎn)均位于皮帶驅(qū)動(dòng)的兩輪的邊緣上，這兩點(diǎn)的線(xiàn)速度相等，即vQ=vP。 由向心加速度公式a=v2/r可知：aQ/aP=rP/rQ，aQ=rP/rQaP=2/10.12m/s2=0.24 m/s2。

提示：解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是掌握同量，找出已知量、待求量與同量之間的關(guān)系，即可求解。

【討論】

(1)當(dāng)ap已知時(shí)，為什么求解as時(shí)要使用公式a=r2，為什么求解aQ時(shí)要使用公式a=v2/r？

（2）回想一下初中電學(xué)學(xué)過(guò)的導(dǎo)體電阻所消耗的電功率與電阻的關(guān)系：P=I2R和P=U2/R。 你可以在這里找到電功率P和電的電阻R以及方向之間的關(guān)系。 心臟加速度a和圓周半徑r之間的關(guān)系有什么相似之處嗎？

[示例2] 圓盤(pán)可以圍繞穿過(guò)中心O并垂直于圓盤(pán)表面的垂直軸旋轉(zhuǎn)。 圓盤(pán)上放置一塊木塊。 當(dāng)圓盤(pán)以勻速角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，木塊隨圓盤(pán)移動(dòng)。 ，所以[ ]

A、木塊受到圓盤(pán)的摩擦力，其方向遠(yuǎn)離圓盤(pán)中心。

B、木塊受到圓盤(pán)摩擦力，方向指向圓盤(pán)中心。

C、由于木塊隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)，圓盤(pán)對(duì)木塊施加的摩擦力與木塊運(yùn)動(dòng)的方向相同。

D、因?yàn)槟Σ量偸亲璧K物體的運(yùn)動(dòng)，所以圓盤(pán)對(duì)木塊施加的摩擦力與木塊的運(yùn)動(dòng)方向相反。

分析：從靜摩擦總是阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)來(lái)分析：當(dāng)圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，以旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)為參照物，物體的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是沿半徑向外，遠(yuǎn)離圓心，所以盤(pán)面對(duì)塊體的靜摩擦力的方向是沿著半徑向圓心方向移動(dòng)。

從做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體必然受到向心力的角度分析：木塊隨圓盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它必然受到沿圓盤(pán)方向指向圓心的合力。半徑。 由于木塊的重力和圓盤(pán)的支撐力是垂直方向的，因此只有圓盤(pán)的靜摩擦力提供了指向圓心的向心力。 因此，圓盤(pán)面對(duì)木塊的靜摩擦力的方向必定沿半徑指向圓心。 因此，正確選項(xiàng)為B。

撥號(hào)：

1.向心力根據(jù)其作用而得名。 它可以是重力、彈性、摩擦力或這些力的合力或分量。

2. 靜摩擦力由物體的力和運(yùn)動(dòng)決定。

【問(wèn)題討論】有同學(xué)認(rèn)為，做圓周運(yùn)動(dòng)的物體有切線(xiàn)方向飛出的趨勢(shì)，靜摩擦力的方向應(yīng)該與物體的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反。 因此，正確答案應(yīng)選D。你認(rèn)為他說(shuō)的對(duì)嗎？ 為什么？

【例3】光滑的水平桌上有一個(gè)光滑的小孔O； 一根輕繩穿過(guò)小孔，一端連接質(zhì)量為m=1kg的小球A，另一端連接質(zhì)量為M=4kg的重物B。

(1) 當(dāng)小球A沿半徑r=0.1m的圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度=10rad/s時(shí)，物體B對(duì)地面的壓力為多少？

(2) 當(dāng)球A的角速度為多少時(shí)，物體B處于即將離開(kāi)但尚未離開(kāi)地面的臨界狀態(tài)？ (g=10m/s2)

撥盤(pán)：球A勻速做圓周運(yùn)動(dòng)，繩子的張力提供向心力，從而減小B對(duì)地面的壓力。

當(dāng)物體B即將離開(kāi)但尚未離開(kāi)地面時(shí)，球A所需的向心力正好等于重量B的重力。

參考答案

(1)30N

(2)20rad/s

【例4】小球A、B用細(xì)線(xiàn)連接，可以在光滑的水平桿上滑動(dòng)，無(wú)摩擦。 已知，當(dāng)該裝置繞垂直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們的質(zhì)量比m1:m2=3:1。當(dāng)A、B兩球勻速旋轉(zhuǎn)，且A、B兩球與水平面相對(duì)靜止時(shí)極點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)球 A 和 B 做勻速圓周運(yùn)動(dòng) [ ]

A.線(xiàn)速度大小相等

B、角速度相等

C、向心力之比為F1:F2=3:1

D、半徑比為r1:r2=1:3

提示：當(dāng)兩個(gè)小球隨軸旋轉(zhuǎn)并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，連接它們的同一條細(xì)線(xiàn)所提供的向心力等于兩個(gè)小球A、B； 同軸旋轉(zhuǎn)的角速度相等； 兩個(gè)小球的圓形軌道半徑之和就是細(xì)線(xiàn)的長(zhǎng)度； 兩個(gè)球的線(xiàn)速度與其各自軌道的半徑成正比。

物理向心力知識(shí)點(diǎn)2

向心力的概念

向心力是物體沿圓形或曲線(xiàn)軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)指向圓心（曲率中心）的總外力。

向心力公式

這個(gè)定義不需要推導(dǎo)，也不需要研究為什么這樣定義。

向心力的方向：總是指向物體圓周運(yùn)動(dòng)的中心。

補(bǔ)充：如果物體不做圓周運(yùn)動(dòng)，那么向心力就指向微小弧對(duì)應(yīng)的圓心（曲率中心）。

向心力不是力

“向心力”一詞就是根據(jù)這種組合外力作用所產(chǎn)生的效果而得名的。

這種效應(yīng)可以由任何力產(chǎn)生，例如彈性、重力、摩擦力（和其他力），或者由幾種力或其分量的總和產(chǎn)生。

探究向心力大小的具體步驟

(1)用不同質(zhì)量的鋼球和鋁球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使兩個(gè)球的半徑r和角速度ω相同。

可以看出，向心力的大小與質(zhì)量有關(guān)。 質(zhì)量越大，所需的向心力就越大。

(2) 用兩個(gè)質(zhì)量相同的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并保持其運(yùn)動(dòng)半徑相同。

可以看出，向心力的大小與旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)。 角速度越大，所需的向心力越大。

(3)仍然使用兩個(gè)質(zhì)量相同的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并保持小球的角速度相同。

可以看出，向心力的大小與球的運(yùn)動(dòng)半徑有關(guān)。 運(yùn)動(dòng)半徑越大，所需的向心力越大。

實(shí)驗(yàn)表明，向心力的大小與物體的質(zhì)量m、圓周半徑r和角速度ω有關(guān)。

可以進(jìn)一步證明勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力公式為F=mrω

做圓周運(yùn)動(dòng)的物體在向心力F的作用下必然產(chǎn)生加速度，這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同，總是指向圓心。 這稱(chēng)為向心加速度。

對(duì)于某個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)，m、r、v、ω的大小都是恒定的，因此向心力和向心加速度的大小保持不變，但向心力和向心加速度的方向一直在變化。

勻速圓周運(yùn)動(dòng)是瞬時(shí)加速度矢量的方向不斷變化的運(yùn)動(dòng)，屬于變加速度運(yùn)動(dòng)的范疇。

向心力只改變方向，不改變速度。

圓周運(yùn)動(dòng)是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)的物體也會(huì)受到與其速度方向不同的外力的作用。

對(duì)于做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力是一種拉力，其方向隨著物體沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)而改變。 因此，圓周運(yùn)動(dòng)是加速度始終變化的運(yùn)動(dòng)。 正是因?yàn)檫@樣的力總是沿著圓的半徑指向圓心，所以被稱(chēng)為“向心力”。

向心力指向圓心，受向心力控制的物體沿切線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)，所以向心力必須垂直于被控物體的運(yùn)動(dòng)方向，且只有法線(xiàn)方向速度是產(chǎn)生（切線(xiàn)的垂直方向稱(chēng)為發(fā)現(xiàn)方向）上的加速度。

因此，向心力僅改變受控物體的運(yùn)動(dòng)方向，但不會(huì)改變運(yùn)動(dòng)速率，即使在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中也是如此。

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