高一物理下学期期中复习要点向心力的知识点

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高一物理下学期期中复习要点向心力的知识点

　　向心力的知识点

　　向心力是从力的效果来命名的，因为它产生指向圆心的加速度，所以称它为向心力。它不是具有确定性质的某种类型的力。相反，任何性质的力都可以作为向心力，实际上它可是某种性质的一个力，或某个力的分力，还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力，做圆周运动的物体，速度方向时刻要改变，为了改变物体速度的方向需要一定大小的力，而向心力的大小恰好就等于所需要的力，因而它没有余力把物体拉向圆心。

　　物体做圆周运动时，沿半径指向圆心方向的外力(或外力沿半径指向圆心方向的分力)称为向心力，又称法向力。向心力公式：F向=mr(2)=mv(2)/r=4(2)mr/T(2)*(2)指的是前面一个字符的平方。

　　如果在光滑水平桌面的O点固定一根钉子，把绳的一端套在钉子上，另一端系一个小球，使小球在桌面上做匀速圆周运动。小球之所以能绕着O点做匀速圆周运动，是因为绳对小球始终有一个拉力F，这个拉力的方向虽然不断变化，但总是沿着半径指向圆心，所以叫做向心力。

　　物体做曲线运动时，必定受到与速度方向不在同一直线上的合外力的作用。

　　匀速圆周运动是曲线运动，做匀速圆周运动的物体必定也受到与速度方向不在同一直线上的合外力的作用。这个合外力就是向心力。

　　向心力指向圆心，而物体运动的方向沿切线方向，所以向心力的方向总与物体运动的方向垂直。物体在运动方向上不受力，在这个方向上没有加速度，速度大小不会改变，所以向心力的作用只是改变速度的方向。

　　向心力的大小与哪些因素有关呢?

　　1.用质量不同的钢球和铝球做实验，使两球运动的半径r和角速度相同。可以看出，向心力的大小与质量有关，质量越大，所需的向心力就越大。

　　2.换用两个质量相同的小球做实验，保持它们运动的半径相同。可以看出，向心力的大小与转动的快慢有关，角速度越大，所需向心力也越大。

　　3.仍用两个质量相同的小球做实验，保持小球运动角速度相同。可以看出，向心力的大小与小球运动的半径有关，运动半径越大，所需的向心力越大。

　　实验表明，向心力的大小跟物体的质量m、圆周半径r和角速度都有关系。可以证明，匀速圆周运动所需的向心力大小为 F=mr2.

　　做圆周运动的物体，在向心力F的作用下，必然要产生一个加速度，这个加速度的方向与向心力的方向相同，总指向圆心，叫做向心加速度。

　　对于某一确定的匀速圆周运动来说，m以及r、v的大小、都是不变的，所以向心力和向心加速度的大小不变，但向心力和向心加速度的方向却时刻在改变。匀速圆周运动是瞬时加速度矢量的方向不断改变的变速运动。

　　高一物理向心力的知识点

　　向心力公式

　　F向=mrω^2 =mv^2/r

　　=mvω

　　=4π^2mr/T^2

　　=4π^2mrf^2

　　=4π^2n^2mr

　　V=ωr

　　1.匀速圆周运动是非匀速曲线运动

　　匀速圆周运动（或称空加速运动）的速度方向时刻改变，必定存在加速度．从运动学角度可以证明，做匀速圆周运动的物体的加速度大小为a=v^2/r=ω^2r，方向总是指向圆心，因此匀速圆周运动的加速度，叫向心加速度。向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小，方向指向圆心，与速度v垂直。

　　匀速圆周运动的线性速度和向心加速度，虽然大小均不变，但它们的方向却时刻变化。因此，匀速圆周运动是变速运动，而且是非匀变速运动。

　　匀速圆周运动的向心力是物体受到的合力。

　　非匀速圆周运动的向心力是物体在半径方向的合外力。

　　向心加速度：向心力产生的加速度，只是描述线速度方向变化的快慢。

　　2.对向心力的认识

　　（1）向心力是从力的作用效果来命名的，因为它产生指向圆心的加速度，所以称它为向心力。它不是具有确定性质的某种类型的力。相反，任何性质的力都可以作为向心力。实际上它可是某种性质的一个力，或某个力的分力，还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。

　　（2）向心力为何不把物体拉向圆心

　　做圆周运动的物体，速度方向时刻要改变，为了改变物体速度的方向，需要一定大小的力，设想物体没有受力，那么由于物体具有惯性，物体不是会沿着切线方向飞出去吗？而物体做圆周运动时，向心力的大小恰好就等于所需要的力，因而它没有“余力”把物体拉向圆心。实际上，给予的拉力大于所需的向心力，就确实会把物体拉向圆心，而如果所给予的力小于所需的向心力，就会在水平切线方向有一个分速度，从而令运动的物体做偏离圆周轨道的曲线运动。

　　（3）向心力与离心力的相互作用

　　世界上的任何物体都存在两种力来维持平衡，一种是作用力，一种是反作用力，人站在地球上自然就会有一个重力的产生，同时也会有一个双腿的支撑力来做反作用力，进而使两种力互相作用，来维持平衡。向心力和离心力也是同样的道理，只有向心力物体就会被拉到轴心，只有离心力物体就会飞出圆周。所以两种力互相作用，才维持了平衡，使向前的力产生作用。

　　3．匀速圆周运动和非匀速圆周运动

　　圆周运动按照速度大小是否变化可分为匀速圆周运动和非匀速圆周运动两类。

　　做匀速圆周运动的物体，速度大小不变，只是方向改变，因此加速度总是指向圆心，其大小不变；合外力亦总是指向圆心，大小不变。

　　做非匀速圆周运动的物体，速度方向和大小均变，它除了有指向圆心的加速度外，还有沿切线方向的加速度，所以合加速度不指向圆心，所受合外力也不指向圆心。物体的向心加速度大小a=v^2/r随v值变化，向心力a随F=ma值变化．例如，小球沿竖直平面内的光滑圆轨道运动，如图所示，球从上向下通过A点时的受两个力作用，其中重力G方向与Va相同，使小球速度大小发生变化，轨道弹力N与Va垂直，指向圆心，使小球速度方向发生变化，即提供小球做圆周运动的向心力，合力F与Va成一角度，并不指向圆心。

　　4.变速圆周运动中向心力大小不恒定

　　在匀速圆周运动中，合外力不改变线速度大小，只改变线速度方向，向心力即为物体所受的合外力；在变速圆周运动中，合外力一方面要改变线速度的大小，另一方面要改变线速度的方向，所以向心力不一定等于物体所受的合外力，并且由于变速圆周运动线速度大小不恒定，所以变速圆周运动中向心力大小不恒定。

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