資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
6.2 向心力
（1）認(rèn)識圓周運動、勻速圓周運動的特點，了解描述圓周運動快慢的基本思路，了解轉(zhuǎn)速和周期的意義。
（2）理解線速度的物理意義，知道勻速圓周運動中線速度的方向。
（3）理解角速度的物理意義，掌握線速度和角速度的關(guān)系。
（4）能在具體的情境中確定線速度和角速度。
游樂場里有各種有趣的游戲項目?？罩酗w椅因其刺激性而深受很多年輕人的喜愛。飛椅與人一起做勻速圓周運動的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點？
知識點1 向心力
1．定義：做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力叫作向心力．
2．作用：改變速度的方向．
3．方向：始終沿著半徑指向圓心．
4．向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，它是由某個力或者幾個力的合力提供的．
（2024春 西城區(qū)校級期末）如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的洗衣機(jī)脫水筒內(nèi)壁上，有一件濕衣服隨圓桶一起轉(zhuǎn)動而未滑動，有關(guān)這件衣服的受力狀況，下列說法正確的是（　　）
A．只受重力作用
B．只受到重力和摩擦力
C．只受到重力、摩擦力和支持力
D．只受到重力和向心力
【解答】解：對于隨圓桶轉(zhuǎn)動而做勻速圓周運動的衣服，受到重力，桶壁指向圓心的支持力和豎直向上的靜摩擦力，其中靜摩擦力和重力平衡，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
（2024春 浦東新區(qū)校級期末）如圖所示，小物體A與圓盤保持相對靜止，跟著圓盤一起作勻速圓周運動，則A受力情況正確的是（　　）
A．重力、支持力
B．重力、向心力
C．重力、支持力和指向圓心的摩擦力
D．重力、支持力、向心力和摩擦力
【解答】解：小物體A做勻速圓周運動，受到重力、支持力和指向圓心的靜摩擦力，靜摩擦力提供向心力，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
（多選）（2022秋 金鳳區(qū)校級期末）如圖所示，細(xì)繩一端固定于O點，另一端系一質(zhì)量為m的小球，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，細(xì)繩與豎直方向成θ角，以下說法正確的是（　?。?br/>A．小球受到重力、繩子拉力和向心力的作用
B．小球所受重力和繩子拉力的合力用來提供向心力
C．小球受到繩子的拉力就是向心力
D．小球受到的向心力大小是mgtanθ
【解答】解：A、B、C：小球只受重力和繩的拉力作用，二者合力提供向心力，所以AC錯誤、B正確。
D、根據(jù)幾何關(guān)系可知：向心力大小為Fn＝mgtanθ，故D正確。
故選：BD。
知識點2 探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系
探究方案一　感受向心力
1．實驗原理
如圖1所示，在繩子的一端拴一個小沙袋(或其他小物體)，另一端握在手中．將手舉過頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，此時沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力．
圖1
2．實驗步驟
(1)在小物體的質(zhì)量和角速度不變的條件下，改變小物體做圓周運動的半徑進(jìn)行實驗，比較向心力與半徑的關(guān)系．
(2)在小物體的質(zhì)量和做圓周運動的半徑不變的條件下，改變小物體的角速度進(jìn)行實驗，比較向心力與角速度的關(guān)系．
(3)換用不同質(zhì)量的小物體，在角速度和半徑不變的條件下，重復(fù)上述操作，比較向心力與質(zhì)量的關(guān)系．
3．實驗結(jié)論：半徑越大，角速度越大，質(zhì)量越大，向心力越大．
探究方案二　用向心力演示器定量探究
1.實驗原理
向心力演示器如圖所示，勻速轉(zhuǎn)動手柄1，可以使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動．皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運動．小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，根據(jù)標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分標(biāo)記，可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值．
2．實驗步驟
(1)皮帶套在塔輪2、3半徑相同的圓盤上，小球轉(zhuǎn)動半徑和轉(zhuǎn)動角速度相同時，探究向心力與小球質(zhì)量的關(guān)系．
(2)皮帶套在塔輪2、3半徑相同的圓盤上，小球轉(zhuǎn)動角速度和質(zhì)量相同時，探究向心力與轉(zhuǎn)動半徑的關(guān)系．
(3)皮帶套在塔輪2、3半徑不同的圓盤上，小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動半徑相同時，探究向心力與角速度的關(guān)系．
3．實驗結(jié)論：在半徑和角速度一定的情況下，向心力大小與質(zhì)量成正比．
在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力大小與半徑成正比．
知識點3 向心力的大小
1．向心力的大?。篎n＝mω2r＝m＝m2r.
2．向心力的來源分析
在勻速圓周運動中，由合力提供向心力．
3．幾種常見的圓周運動向心力的來源
實例分析 圖例 向心力來源
在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動而未發(fā)生滑動 彈力提供向心力
用細(xì)繩拴住小球在光滑的水平面內(nèi)做勻速圓周運動 繩的拉力(彈力)提供向心力
物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運動，且物體相對于轉(zhuǎn)盤靜止 靜摩擦力提供向心力
用細(xì)繩拴住小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，當(dāng)小球經(jīng)過最低點時 拉力和重力的合力提供向心力
小球在細(xì)繩作用下，在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時 繩的拉力的水平分力(或拉力與重力的合力)提供向心力
知識點4 變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點
1．變速圓周運動的合力：變速圓周運動的合力產(chǎn)生兩個方向的效果，如圖3所示．
圖3
(1)跟圓周相切的分力Ft：改變線速度的大小．
(2)指向圓心的分力Fn：改變線速度的方向．
2．一般的曲線運動的處理方法
(1)一般的曲線運動：運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動．
(2)處理方法：可以把曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點在每小段的運動都可以看作圓周運動的一部分，分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時，可以采用圓周運動的分析方法來處理．
（2023秋 新吳區(qū)校級期末）向心力演示器是用來探究小球做圓周運動所需向心力F的大小與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間關(guān)系的實驗裝置，如圖所示。若兩個鋼球質(zhì)量和運動半徑相等，圖中標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示出鋼球A和鋼球C所受向心力的比值為1：4，則與皮帶連接的變速塔輪1和變速塔輪2的半徑之比為（　?。?br/>A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4
【解答】解：根據(jù)F＝mrω2可得，因為兩個鋼球質(zhì)量和運動半徑相等，所以它們的角速度之比為1：2，變速塔輪1和變速塔輪2用皮帶連接，它們邊緣上的點的線速度大小相等，根據(jù)v＝ωR可得它們的半徑之比為2：1，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（2024春 豐臺區(qū)期末）洗衣機(jī)是家庭中常用的電器。波輪洗衣機(jī)中的脫水筒如圖所示，在脫水時可以認(rèn)為濕衣服緊貼在筒壁上隨筒做勻速圓周運動。若波輪洗衣機(jī)在運行脫水程序時，有一枚硬幣被甩到筒壁上，隨筒壁一起做勻速圓周運動，脫水筒的轉(zhuǎn)速n＝10r/s，直徑d＝40cm，下列說法正確的是（　?。?br/>A．硬幣做勻速圓周運動所需的向心力由筒壁對硬幣的彈力提供
B．硬幣做勻速圓周運動的角速度為2πrad/s
C．硬幣做勻速圓周運動的線速度為8πm/s
D．如果脫水筒的轉(zhuǎn)速增加，則硬幣與筒壁之間的摩擦力增大
【解答】解：A.硬幣受到重力、筒壁的彈力和豎直向上的靜摩擦力，其中筒壁對它的彈力充當(dāng)向心力，故A正確；
B.硬幣做勻速圓周運動的角速度ω＝10×2πrad/s＝20πrad/s，故B錯誤；
C.硬幣的線速度v＝Rω ω20πm/s＝4πm/s，故C錯誤；
D.如果脫水筒轉(zhuǎn)速增加，硬幣和筒壁之間的摩擦力和重力是一對平衡力，大小和方向均不變，故D錯誤。
故選：A。
（2023春 濰坊期中）如圖所示，質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中，桿的另一端固定一質(zhì)量為m的小球，今使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，角速度為ω，則下列說法正確的是（重力加速度為g）（　?。?br/>A．球所受的合外力大小為
B．球所受的合外力大小為
C．球?qū)U作用力的大小為
D．球?qū)U作用力的大小為
【解答】解：A、小球所受合力提供勻速圓周運動的向心力，即．故A、B錯誤。
C、小球受重力和桿子對它的作用力F，根據(jù)力的合成有：，所以F．故C錯誤，D正確。
故選：D。
（2022春 郟縣校級期中）如圖為荊州方特游樂場中的“空中飛椅”游樂設(shè)施，座椅通過鋼絲繩與頂端轉(zhuǎn)盤相連接，已知“空中飛椅”正常工作時轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速一定，頂端水平轉(zhuǎn)盤的半徑為r，繩長為L，繩與豎直方向的夾角為θ，座椅中人的質(zhì)量為m，轉(zhuǎn)動過程座椅可以看成質(zhì)點，座椅質(zhì)量和空氣阻力不計，則（　?。?br/>A．座椅轉(zhuǎn)動的角速度
B．人受到的合力大小為
C．座椅轉(zhuǎn)動的角速度
D．人受到座椅的作用力為
【解答】解：AC、人做水平方向上的勻速圓周運動，半徑為r+Lsinθ，合力提供向心力，mgtanθ＝mω2（r+Lsinθ），解得座椅轉(zhuǎn)動的角速度，故AC錯誤；
BD、人受到重力、座椅的作用力，根據(jù)力的合成與分解可知，合力為F合＝mgtanθ，座椅的作用力為N，故B錯誤，D正確。
故選：D。
（2024春 蜀山區(qū)校級期中）國家速度滑冰隊在訓(xùn)練彎道技術(shù)時采用人體高速彈射裝置，該裝置在運動員正前方通過水平繩子拉著運動員，使運動員做勻加速直線運動，到達(dá)設(shè)定速度時，運動員松開繩子，進(jìn)行高速入彎訓(xùn)練，入彎時冰刀與冰面的接觸情況如圖所示。已知人體彈射裝置可以使運動員在40m內(nèi)由靜止達(dá)到入彎速度16m/s，彎道半徑為25m，運動員質(zhì)量為50kg，重力加速度g取10m/s2。忽略彎道內(nèi)外高度差、冰刀與冰面間的摩擦，下列說法正確的是（　?。?br/>A．運動員做勻加速運動的時間為9s
B．繩子對運動員的拉力大小為200N
C．運動員入彎時的向心力大小為512N
D．入彎時冰刀與水平冰面的夾角大于45°
【解答】解：A、由運動學(xué)關(guān)系式v＝at，可得，，故A錯誤；
B、由牛頓第二定律得出F＝ma＝50×3.2N＝160N，故B錯誤；
C、運動員入彎時的向心力，故C正確；
D、入彎時冰刀與水平冰面的夾角1，故θ＜45°，故D錯誤。
故選：C。
（2024秋 無錫月考）滑雪運動深受人民群眾的喜愛，某滑雪運動員（可視為質(zhì)點）由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB，從滑道的A點滑行到最低點B的過程中，由于摩擦力的存在，運動員的速率不變，則運動員沿圓弧AB下滑過程中（　　）
A．所受摩擦力不斷減小
B．所受合外力恒定不變
C．一直處于失重狀態(tài)
D．與軌道間動摩擦因數(shù)不斷增大
【解答】解：B、運動員做勻速圓周運動，合外力大小不變，合外力方向始終指向圓心，故B錯誤；
A、對運動員受力分析如圖所示：
根據(jù)平衡條件有F＝mgsinα下滑過程中α減小，sinα變小，故摩擦力變小，故A正確；
C、因為做勻速圓周運動，加速度方向指向圓心，有豎直向上的加速度分量，所以一直處于超重狀態(tài)，故C錯誤；
D、在沿半徑方向上，根據(jù)牛頓第二定律有，在下滑過程中，F(xiàn)N一直增大，但所受摩擦力一直減小，根據(jù)f＝μFN可知，動摩擦因數(shù)一直減小，故D錯誤。
故選：A。
（2024春 河池期末）如圖所示，在細(xì)長輕繩下端拴一小球，將小球向左拉開一個小角度，然后無初速度釋放。對于小球的運動，下列說法正確的是（　?。?br/>A．小球做勻速圓周運動
B．輕繩對小球的拉力提供它做圓周運動的向心力
C．小球受到的合外力提供它做圓周運動的向心力
D．小球經(jīng)過最低點時對輕繩的拉力最大
【解答】解：A．由于小球受到豎直向下的重力和沿繩方向指向圓心的繩拉力，二者合力不指向圓心，所以小球做變速圓周運動，故A錯誤；
BC．重力沿繩方向的分力與繩的拉力的合力提供向心力，重力沿切線方向的分力產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小，故BC錯誤；
D．小球經(jīng)過最低點時速度最大，根據(jù)牛頓第二定律可得
由此可知，輕繩對小球的拉力最大，根據(jù)牛頓第三定律可得小球?qū)p繩的拉力最大，故D正確。
故選：D。
（2024春 花都區(qū)校級期末）如圖實驗中，小明同學(xué)把兩個完全相同的小球分別放在A、C位置，將皮帶處于塔輪的某一層上。勻速轉(zhuǎn)動手柄時，左邊標(biāo)尺露出4個分格，右邊標(biāo)尺露出1個分格，則（　?。?br/>A．A、C位置處的小球轉(zhuǎn)動所需的向心力之比為1：4
B．此實驗探究向心力大小的表達(dá)式
C．在該實驗中，主要利用了理想實驗法來探究
D．塔輪的邊緣角速度一定相等
【解答】解：A．勻速轉(zhuǎn)動手柄時，左邊標(biāo)尺露出4個分格，右邊標(biāo)尺露出1個分格，則A、C位置處的小球轉(zhuǎn)動所需的向心力之比為4：1，故A錯誤；
B．此實驗探究向心力大小F＝mrω2的表達(dá)式，故B正確；
C．探究向心力與質(zhì)量、半徑、角速度多個物理量之間的關(guān)系，應(yīng)該采用控制變量法，故C錯誤；
D．塔輪的邊緣線速度一定相等，角速度不一定相等，故D錯誤；
故選：B。
（2024春 紹興期末）如圖所示，為一種叫“空中飛椅”的游樂項目，其簡化結(jié)構(gòu)如右圖。當(dāng)轉(zhuǎn)盤繞其中心豎直軸勻速轉(zhuǎn)動時，座椅和游客的總質(zhì)量為m，在半徑為R、角速度大小為ω的水平面內(nèi)做勻速圓周運動。此時鋼繩與豎直方向的夾角為θ，不計空氣阻力，重力加速度為g。下列說法正確的是（　　）
A．座椅和游客的運動周期為2πω
B．鋼繩的拉力大小為mRω2
C．座椅靠近轉(zhuǎn)軸的游客速度更大
D．座椅和游客的向心力大小為mgtanθ
【解答】解：A、座椅和游客做勻速圓周運動，根據(jù)解得，故A錯誤；
B、對座椅和游客整體進(jìn)行分析，設(shè)鋼繩拉力大小為T，則有Tsinθ＝mRω2，解得，故B錯誤；
C、由于是同軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，根據(jù)v＝ωr可知，座椅靠近轉(zhuǎn)軸的游客速度更小，故C錯誤；
D、將鋼繩的拉力分解成豎直向上和水平的兩個分力Fx，F(xiàn)y，其中Fy＝mg，向心力大小為F＝Fx＝Fytanθ＝mgtanθ，故D正確。
故選：D。
（2024春 永川區(qū)校級期中）如圖所示，內(nèi)壁光滑半徑為r的豎直圓桶，繞中心軸做勻速圓周運動，一物塊用細(xì)繩系著，繩的另一端系于圓桶上表面圓心，繩與豎直方向的夾角為θ，物塊貼著圓桶內(nèi)表面隨圓桶一起轉(zhuǎn)動，重力加速度取g，則（　　）
A．桶對物塊的彈力不可能為零
B．轉(zhuǎn)動的角速度的最小值為
C．隨著轉(zhuǎn)動的角速度增大，繩的張力保持不變
D．隨著轉(zhuǎn)動的角速度增大，繩的張力一定增大
【解答】解：AB、物塊在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，由于桶的內(nèi)壁光滑，繩的拉力沿豎直向上的分力與重力平衡，若繩的拉力沿水平方向的分力恰好提供向心力，則桶對物塊的彈力恰好為零，由牛頓第二定律有mgtanθ＝mωmin2r，解得轉(zhuǎn)動的角速度的最小值為，故AB錯誤；
CD、由題圖知，若它們以更大的角速度一起轉(zhuǎn)動，則繩子與豎直方向的夾角θ不變，豎直方向滿足：Tcosθ＝mg，可知T不變，即繩子的張力保持不變，故C正確，D錯誤。
故選：C。
（2024春 大興區(qū)期末）如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為l的細(xì)線懸于P點，使小球在水平面內(nèi)以角速度ω做勻速圓周運動。已知小球做圓周運動時圓心O到懸點P的距離為h，小球可視為質(zhì)點，重力加速度為g。下列說法正確的是（　?。?br/>A．小球的頻率為2πω
B．小球的線速度大小為ωh
C．小球受到合力大小為
D．繩對小球的拉力大小為mω2l
【解答】解：A.小球的頻率為f，故A錯誤；
B.根據(jù)線速度與角速度的公式有vω，故B錯誤；
C.設(shè)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，小球受到合力大小為F＝mgtanθ＝mg，故C錯誤；
D.根據(jù)牛頓第二定律可得，Tsinθ＝mω2lsinθ
解得繩對小球的拉力大小為T＝mω2l，故D正確。
故選：D。
（2024春 寧波期末）運球轉(zhuǎn)身是籃球運動中重要進(jìn)攻技術(shù)之一，其中拉球轉(zhuǎn)身的動作是難點。如圖甲所示為運動員拉球轉(zhuǎn)身的一瞬間，由于籃球規(guī)則規(guī)定手掌不能上翻，我們將此過程理想化為如圖乙所示的模型。薄長方體代表手掌，轉(zhuǎn)身時球緊貼豎立的手掌，繞著轉(zhuǎn)軸（中樞腳所在直線）做圓周運動。假設(shè)手掌和球之間的最大靜摩擦因數(shù)為0.5，籃球質(zhì)量為600g，球心到轉(zhuǎn)軸的距離為45cm，則要順利完成此轉(zhuǎn)身動作，籃球和手至少要有多大的速度（　?。?br/>A．1m/s B．2m/s C．3m/s D．4m/s
【解答】解：對籃球，在豎直方向上有
f＝mg
而f＝μN
水平方向上
N＝m
解得，其中r＝0.45m，代入數(shù)據(jù)可得v＝3m/s，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
（2024 江蘇四模）長均為L的兩根輕繩，一端共同系住質(zhì)量為m的小球，另一端分別固定在等高的A、B兩點，A、B兩點的距離也為L，重力加速度大小為g，今使小球在豎直平面內(nèi)以A、B連線為軸做圓周運動，若小球在最高點速率為v時，兩根繩的拉力恰好均為零，則小球在最高點速率為2v時，每根繩的拉力大小均為（　　）
A．mg B．2mg C．3mg D．
【解答】解：根據(jù)幾何關(guān)系可知，小球做圓周運動的半徑為rL，小球在最高點速率為v時，兩根繩的拉力恰好均為零，有：mg＝m，解得：v；
當(dāng)小球在最高點速率為2v時，根據(jù)牛頓第二定律有：mg+2F cos30°
聯(lián)立解得：Fmg，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（2024秋 常州月考）如圖所示，是探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系的實驗裝置圖，下列說法中正確的是（　?。?br/>A．轉(zhuǎn)動手柄1的快慢不會影響露出標(biāo)尺的多少
B．轉(zhuǎn)動手柄1的快慢會影響兩個球所受向心力的比值
C．如果保證兩小球角速度相同，兩小球應(yīng)該同時放在長槽內(nèi)
D．為了探究向心力大小和角速度的關(guān)系，皮帶應(yīng)套在變速塔輪2和3的不同半徑圓盤上
【解答】解：A.轉(zhuǎn)動手柄!的快慢會影響小球做圓周運動的角速度大小，根據(jù)F＝mrω2可知，會從而影響向心力大小，則會影響露出標(biāo)尺的多少，故A錯誤；
B.因變速塔輪轉(zhuǎn)動的角速度比值是一定的，則當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄1的快慢時，兩球轉(zhuǎn)動的角速度比值一定，根據(jù)F＝mrω2可知，兩球所受向心力的比值一定，即轉(zhuǎn)動手柄!的快慢不會影響兩個球所受向心力的比值，故B錯誤；
C.如果保證兩小球角速度相同，皮帶傳動輪子邊緣上的線速度大小相等，根據(jù)v＝rω可知，皮帶應(yīng)該套在變速塔輪2和3上的相同圓盤上，這樣兩個塔輪的半徑相等，則角速度相等，故C錯誤；
D.為了探究向心力大小和角速度的關(guān)系，皮帶應(yīng)套在變速塔輪2和3的不同半徑的圓盤上，故D正確。
故選：D。
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
6.2 向心力
（1）認(rèn)識圓周運動、勻速圓周運動的特點，了解描述圓周運動快慢的基本思路，了解轉(zhuǎn)速和周期的意義。
（2）理解線速度的物理意義，知道勻速圓周運動中線速度的方向。
（3）理解角速度的物理意義，掌握線速度和角速度的關(guān)系。
（4）能在具體的情境中確定線速度和角速度。
游樂場里有各種有趣的游戲項目?？罩酗w椅因其刺激性而深受很多年輕人的喜愛。飛椅與人一起做勻速圓周運動的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點？
知識點1 向心力
1．定義：做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力叫作向心力．
2．作用：改變速度的方向．
3．方向：始終沿著半徑指向圓心．
4．向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，它是由某個力或者幾個力的合力提供的．
（2024春 西城區(qū)校級期末）如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的洗衣機(jī)脫水筒內(nèi)壁上，有一件濕衣服隨圓桶一起轉(zhuǎn)動而未滑動，有關(guān)這件衣服的受力狀況，下列說法正確的是（　?。?br/>A．只受重力作用
B．只受到重力和摩擦力
C．只受到重力、摩擦力和支持力
D．只受到重力和向心力
（2024春 浦東新區(qū)校級期末）如圖所示，小物體A與圓盤保持相對靜止，跟著圓盤一起作勻速圓周運動，則A受力情況正確的是（　?。?br/>A．重力、支持力
B．重力、向心力
C．重力、支持力和指向圓心的摩擦力
D．重力、支持力、向心力和摩擦力
（多選）（2022秋 金鳳區(qū)校級期末）如圖所示，細(xì)繩一端固定于O點，另一端系一質(zhì)量為m的小球，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，細(xì)繩與豎直方向成θ角，以下說法正確的是（　?。?br/>A．小球受到重力、繩子拉力和向心力的作用
B．小球所受重力和繩子拉力的合力用來提供向心力
C．小球受到繩子的拉力就是向心力
D．小球受到的向心力大小是mgtanθ
知識點2 探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系
探究方案一　感受向心力
1．實驗原理
如圖1所示，在繩子的一端拴一個小沙袋(或其他小物體)，另一端握在手中．將手舉過頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，此時沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力．
圖1
2．實驗步驟
(1)在小物體的質(zhì)量和角速度不變的條件下，改變小物體做圓周運動的半徑進(jìn)行實驗，比較向心力與半徑的關(guān)系．
(2)在小物體的質(zhì)量和做圓周運動的半徑不變的條件下，改變小物體的角速度進(jìn)行實驗，比較向心力與角速度的關(guān)系．
(3)換用不同質(zhì)量的小物體，在角速度和半徑不變的條件下，重復(fù)上述操作，比較向心力與質(zhì)量的關(guān)系．
3．實驗結(jié)論：半徑越大，角速度越大，質(zhì)量越大，向心力越大．
探究方案二　用向心力演示器定量探究
1.實驗原理
向心力演示器如圖所示，勻速轉(zhuǎn)動手柄1，可以使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動．皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運動．小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，根據(jù)標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分標(biāo)記，可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值．
2．實驗步驟
(1)皮帶套在塔輪2、3半徑相同的圓盤上，小球轉(zhuǎn)動半徑和轉(zhuǎn)動角速度相同時，探究向心力與小球質(zhì)量的關(guān)系．
(2)皮帶套在塔輪2、3半徑相同的圓盤上，小球轉(zhuǎn)動角速度和質(zhì)量相同時，探究向心力與轉(zhuǎn)動半徑的關(guān)系．
(3)皮帶套在塔輪2、3半徑不同的圓盤上，小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動半徑相同時，探究向心力與角速度的關(guān)系．
3．實驗結(jié)論：在半徑和角速度一定的情況下，向心力大小與質(zhì)量成正比．
在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力大小與半徑成正比．
知識點3 向心力的大小
1．向心力的大小：Fn＝mω2r＝m＝m2r.
2．向心力的來源分析
在勻速圓周運動中，由合力提供向心力．
3．幾種常見的圓周運動向心力的來源
實例分析 圖例 向心力來源
在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動而未發(fā)生滑動 彈力提供向心力
用細(xì)繩拴住小球在光滑的水平面內(nèi)做勻速圓周運動 繩的拉力(彈力)提供向心力
物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運動，且物體相對于轉(zhuǎn)盤靜止 靜摩擦力提供向心力
用細(xì)繩拴住小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，當(dāng)小球經(jīng)過最低點時 拉力和重力的合力提供向心力
小球在細(xì)繩作用下，在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時 繩的拉力的水平分力(或拉力與重力的合力)提供向心力
知識點4 變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點
1．變速圓周運動的合力：變速圓周運動的合力產(chǎn)生兩個方向的效果，如圖3所示．
圖3
(1)跟圓周相切的分力Ft：改變線速度的大小．
(2)指向圓心的分力Fn：改變線速度的方向．
2．一般的曲線運動的處理方法
(1)一般的曲線運動：運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動．
(2)處理方法：可以把曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點在每小段的運動都可以看作圓周運動的一部分，分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時，可以采用圓周運動的分析方法來處理．
（2023秋 新吳區(qū)校級期末）向心力演示器是用來探究小球做圓周運動所需向心力F的大小與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間關(guān)系的實驗裝置，如圖所示。若兩個鋼球質(zhì)量和運動半徑相等，圖中標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示出鋼球A和鋼球C所受向心力的比值為1：4，則與皮帶連接的變速塔輪1和變速塔輪2的半徑之比為（　?。?br/>A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4
（2024春 豐臺區(qū)期末）洗衣機(jī)是家庭中常用的電器。波輪洗衣機(jī)中的脫水筒如圖所示，在脫水時可以認(rèn)為濕衣服緊貼在筒壁上隨筒做勻速圓周運動。若波輪洗衣機(jī)在運行脫水程序時，有一枚硬幣被甩到筒壁上，隨筒壁一起做勻速圓周運動，脫水筒的轉(zhuǎn)速n＝10r/s，直徑d＝40cm，下列說法正確的是（　　）
A．硬幣做勻速圓周運動所需的向心力由筒壁對硬幣的彈力提供
B．硬幣做勻速圓周運動的角速度為2πrad/s
C．硬幣做勻速圓周運動的線速度為8πm/s
D．如果脫水筒的轉(zhuǎn)速增加，則硬幣與筒壁之間的摩擦力增大
（2023春 濰坊期中）如圖所示，質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中，桿的另一端固定一質(zhì)量為m的小球，今使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，角速度為ω，則下列說法正確的是（重力加速度為g）（　　）
A．球所受的合外力大小為
B．球所受的合外力大小為
C．球?qū)U作用力的大小為
D．球?qū)U作用力的大小為
（2022春 郟縣校級期中）如圖為荊州方特游樂場中的“空中飛椅”游樂設(shè)施，座椅通過鋼絲繩與頂端轉(zhuǎn)盤相連接，已知“空中飛椅”正常工作時轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速一定，頂端水平轉(zhuǎn)盤的半徑為r，繩長為L，繩與豎直方向的夾角為θ，座椅中人的質(zhì)量為m，轉(zhuǎn)動過程座椅可以看成質(zhì)點，座椅質(zhì)量和空氣阻力不計，則（　?。?br/>A．座椅轉(zhuǎn)動的角速度
B．人受到的合力大小為
C．座椅轉(zhuǎn)動的角速度
D．人受到座椅的作用力為
（2024春 蜀山區(qū)校級期中）國家速度滑冰隊在訓(xùn)練彎道技術(shù)時采用人體高速彈射裝置，該裝置在運動員正前方通過水平繩子拉著運動員，使運動員做勻加速直線運動，到達(dá)設(shè)定速度時，運動員松開繩子，進(jìn)行高速入彎訓(xùn)練，入彎時冰刀與冰面的接觸情況如圖所示。已知人體彈射裝置可以使運動員在40m內(nèi)由靜止達(dá)到入彎速度16m/s，彎道半徑為25m，運動員質(zhì)量為50kg，重力加速度g取10m/s2。忽略彎道內(nèi)外高度差、冰刀與冰面間的摩擦，下列說法正確的是（　?。?br/>A．運動員做勻加速運動的時間為9s
B．繩子對運動員的拉力大小為200N
C．運動員入彎時的向心力大小為512N
D．入彎時冰刀與水平冰面的夾角大于45°
（2024秋 無錫月考）滑雪運動深受人民群眾的喜愛，某滑雪運動員（可視為質(zhì)點）由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB，從滑道的A點滑行到最低點B的過程中，由于摩擦力的存在，運動員的速率不變，則運動員沿圓弧AB下滑過程中（　?。?br/>A．所受摩擦力不斷減小
B．所受合外力恒定不變
C．一直處于失重狀態(tài)
D．與軌道間動摩擦因數(shù)不斷增大
（2024春 河池期末）如圖所示，在細(xì)長輕繩下端拴一小球，將小球向左拉開一個小角度，然后無初速度釋放。對于小球的運動，下列說法正確的是（　　）
A．小球做勻速圓周運動
B．輕繩對小球的拉力提供它做圓周運動的向心力
C．小球受到的合外力提供它做圓周運動的向心力
D．小球經(jīng)過最低點時對輕繩的拉力最大
（2024春 花都區(qū)校級期末）如圖實驗中，小明同學(xué)把兩個完全相同的小球分別放在A、C位置，將皮帶處于塔輪的某一層上。勻速轉(zhuǎn)動手柄時，左邊標(biāo)尺露出4個分格，右邊標(biāo)尺露出1個分格，則（　　）
A．A、C位置處的小球轉(zhuǎn)動所需的向心力之比為1：4
B．此實驗探究向心力大小的表達(dá)式
C．在該實驗中，主要利用了理想實驗法來探究
D．塔輪的邊緣角速度一定相等
（2024春 紹興期末）如圖所示，為一種叫“空中飛椅”的游樂項目，其簡化結(jié)構(gòu)如右圖。當(dāng)轉(zhuǎn)盤繞其中心豎直軸勻速轉(zhuǎn)動時，座椅和游客的總質(zhì)量為m，在半徑為R、角速度大小為ω的水平面內(nèi)做勻速圓周運動。此時鋼繩與豎直方向的夾角為θ，不計空氣阻力，重力加速度為g。下列說法正確的是（　?。?br/>A．座椅和游客的運動周期為2πω
B．鋼繩的拉力大小為mRω2
C．座椅靠近轉(zhuǎn)軸的游客速度更大
D．座椅和游客的向心力大小為mgtanθ
（2024春 永川區(qū)校級期中）如圖所示，內(nèi)壁光滑半徑為r的豎直圓桶，繞中心軸做勻速圓周運動，一物塊用細(xì)繩系著，繩的另一端系于圓桶上表面圓心，繩與豎直方向的夾角為θ，物塊貼著圓桶內(nèi)表面隨圓桶一起轉(zhuǎn)動，重力加速度取g，則（　?。?br/>A．桶對物塊的彈力不可能為零
B．轉(zhuǎn)動的角速度的最小值為
C．隨著轉(zhuǎn)動的角速度增大，繩的張力保持不變
D．隨著轉(zhuǎn)動的角速度增大，繩的張力一定增大
（2024春 大興區(qū)期末）如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為l的細(xì)線懸于P點，使小球在水平面內(nèi)以角速度ω做勻速圓周運動。已知小球做圓周運動時圓心O到懸點P的距離為h，小球可視為質(zhì)點，重力加速度為g。下列說法正確的是（　?。?br/>A．小球的頻率為2πω
B．小球的線速度大小為ωh
C．小球受到合力大小為
D．繩對小球的拉力大小為mω2l
（2024春 寧波期末）運球轉(zhuǎn)身是籃球運動中重要進(jìn)攻技術(shù)之一，其中拉球轉(zhuǎn)身的動作是難點。如圖甲所示為運動員拉球轉(zhuǎn)身的一瞬間，由于籃球規(guī)則規(guī)定手掌不能上翻，我們將此過程理想化為如圖乙所示的模型。薄長方體代表手掌，轉(zhuǎn)身時球緊貼豎立的手掌，繞著轉(zhuǎn)軸（中樞腳所在直線）做圓周運動。假設(shè)手掌和球之間的最大靜摩擦因數(shù)為0.5，籃球質(zhì)量為600g，球心到轉(zhuǎn)軸的距離為45cm，則要順利完成此轉(zhuǎn)身動作，籃球和手至少要有多大的速度（　?。?br/>A．1m/s B．2m/s C．3m/s D．4m/s
（2024 江蘇四模）長均為L的兩根輕繩，一端共同系住質(zhì)量為m的小球，另一端分別固定在等高的A、B兩點，A、B兩點的距離也為L，重力加速度大小為g，今使小球在豎直平面內(nèi)以A、B連線為軸做圓周運動，若小球在最高點速率為v時，兩根繩的拉力恰好均為零，則小球在最高點速率為2v時，每根繩的拉力大小均為（　　）
A．mg B．2mg C．3mg D．
（2024秋 常州月考）如圖所示，是探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系的實驗裝置圖，下列說法中正確的是（　?。?br/>A．轉(zhuǎn)動手柄1的快慢不會影響露出標(biāo)尺的多少
B．轉(zhuǎn)動手柄1的快慢會影響兩個球所受向心力的比值
C．如果保證兩小球角速度相同，兩小球應(yīng)該同時放在長槽內(nèi)
D．為了探究向心力大小和角速度的關(guān)系，皮帶應(yīng)套在變速塔輪2和3的不同半徑圓盤上
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑