高中物理向心力向心加速度典型例题
6.2 向心力 6.3向心加速度(解析版)
2019-2020学年高一物理同步练习（人教版新教材必修2）6.2 向心力 6.3向心加速度【学习目标】1. 理解向心力的概念及其表达式的含义.2. 知道向心力的大小与哪些因素有关，并能用来进行计算.3.知道向心加速度和线速度、角速度的关系，能够用向心加速度公式求解有关问题．【知识要点】一、向心力1．定义：物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫做向心力．2．大小：F ＝mω2r ＝m v 2r. 3．方向：总是沿半径指向圆心，方向时刻改变．二、向心加速度1．定义：做匀速圆周运动的物体的加速度指向圆心，这个加速度称为向心加速度．2．向心加速度的大小的表达式：a ＝v 2r ＝rω2＝4π2T 2r ＝ωv . 3．向心加速度的作用：向心加速度的方向始终与线速度的方向垂直，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小．4．匀速圆周运动的性质：向心加速度的方向始终指向圆心，方向时刻改变，是一个变加速度，所以匀速圆周运动不是匀变速运动，而是变加速运动．【题型分类】题型一、对向心力的理解例1 关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力，下列说法正确的是( )A．因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力B．因向心力指向圆心，且与线速度的方向垂直，所以它不能改变线速度的大小C．它是物体所受的合力D．向心力和向心加速度的方向都是不变的解析做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的合力，由于始终指向圆心，且与线速度垂直，故不能改变线速度的大小，只能改变线速度的方向，向心力虽大小不变，但方向时刻改变，不是恒力，由此产生的向心加速度也是变化的，所以A、D错误，B、C正确．答案BC例2如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P 点相对圆盘静止．关于小强的受力，下列说法正确的是()A．小强在P点不动，因此不受摩擦力作用B．若使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力为零C．小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力D．如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力仍指向圆心解析由于小强随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能充当向心力，因此他会受到摩擦力作用，且充当向心力，A、B错误，C正确；当小强随圆盘一起做变速圆周运动时，合力不再指向圆心，则其所受的摩擦力不再指向圆心．D错．答案C【同类练习】1．下列关于向心力的说法中正确的是( )A ．物体受到向心力的作用才可能做圆周运动B ．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出C ．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力的合力D ．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢答案 CD解析 向心力是一种效果力，实际上是由某种或某几种性质力提供，受力分析时不分析向心力，A 、B 错，C 对．向心力只改变物体线速度的方向，不改变线速度的大小，D 对． 2．在马戏团表演的场地里，表演者骑在大象背上，大象绕着场地走动，若大象是沿着半径为R 的圆周匀速走动，则关于大象和表演者的受力情况，下面说法正确的是( ) A ．表演者骑在大象背上不动，他受到的力是平衡力B ．表演者的向心力是地面摩擦力通过大象作用于他的C ．大象和表演者所受向心力大小与两者的质量成正比D ．大象与表演者一起做匀速圆周运动的向心力是地面摩擦力提供的答案 CD题型二、对向心加速度的理解及计算例3 如图所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无相对滑动，大轮的半径是小轮的2倍，大轮上的一点S 到转动轴的距离是大轮半径的13.当大轮边缘上P 点的向心加速度是12 m/s 2 时，大轮上的S 点和小轮边缘上的Q 点的向心加速度分别是多少？解析 同一轮子上的S 点和P 点角速度相同：ωS ＝ωP ，由向心加速度公式a ＝ω2r 可得：a S a P＝r S r P ，则a S ＝a P ·r S r P ＝12×13m /s 2＝4 m/s 2. 又因为皮带和两轮之间无相对滑动，所以传动皮带的两轮边缘各点线速度大小相等：v P ＝v Q .由向心加速度公式a ＝v 2r 可得：a P a Q ＝r Q r P. 则a Q ＝a P ·r P r Q ＝12×21m /s 2＝24 m/s 2 答案 4 m/s 2 24 m/s2【同类练习】 如图所示为A 、B 两物体做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图像，其中A 为双曲线的一个分支，由图可知( )A ．A 物体运动的线速度大小不变B ．A 物体运动的角速度大小不变C ．B 物体运动的角速度大小不变D ．B 物体运动的角速度与半径成正比答案 AC解析 因为A 为双曲线的一个分支，说明a 与r 成反比，由a ＝v 2r可知，A 物体运动的线速度大小不变，故A 对，B 错；而OB 为过原点的直线，说明a 与r 成正比，由a ＝ω2r 可知，B 物体运动的角速度大小不变，故C 对，D 错．题型三、圆周运动的动力学问题例4 如图所示，半径为r 的圆筒绕竖直中心轴OO′旋转，小物块a 靠在圆筒的内壁上，它与圆筒内壁间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现要使a 不下落，则圆筒转动的角速度ω至少为( )A.μgrB.μgC.gr D.gμr 解析 对物块a 受力分析知f ＝mg ，F 向＝N ＝mω2r ，又由于f≤μN ，所以解这三个方程得角速度ω至少为g μr ，D 选项正确．【例2】做匀速圆周运动的物体，10 s 内沿半径为20 m 的圆周运动100 m ，试求物体做匀速圆周运动时：(1)线速度的大小；(2)角速度的大小；(3)周期的大小．解析 (1)依据线速度的定义式v ＝Δs Δt 可得v ＝Δs Δt ＝10010 m/s ＝10 m/s.(2)依据v ＝ωr 可得ω＝v r ＝1020 rad/s ＝0.5 rad/s.(3)T ＝2πω＝2π0.5 s ＝4π s.答案 (1)10 m/s (2)0.5 rad/s (3)4π s【同类练习】1. 如图所示，质量为1 kg 的小球用细绳悬挂于O 点，将小球拉离竖直位置释放后，到达最低点时的速度为2 m /s ，已知球心到悬点的距离为1 m ，重力加速度g ＝10 m/s 2，求小球在最低点时对绳的拉力的大小．答案 14 N解析 小球在最低点时做圆周运动的向心力由重力mg 和绳的拉力T 提供(如图所示)，即T－mg ＝m v 2r所以T ＝mg ＋m v 2r ＝(1×10＋1×221) N ＝14 N 小球对绳的拉力与绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力，所以小球在最低点时对绳的拉力大小为14 N.【成果巩固训练】1．以下关于向心力及其作用的说法中正确的是（ ）A ．向心力既改变圆周运动物体速度的方向，又改变速度的大小B ．在物体所受力中，只有指向圆心的力才是向心力C ．向心力是按照力的性质命名的D ．做匀速圆周运动的物体所受的合外力即为物体的向心力【答案】D【解析】A、向心力的方向与速度方向垂直，不改变速度的大小，只改变速度的方向，故A错误；B、向心力是效果力，不是物体做圆周运动受到的力，匀速圆周运动的物体向心力由合力提供，故BC错误，D正确．2．荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动。
专题04 圆周运动 向心加速度及向心力(解析版)
专题04 圆周运动 向心加速度及向心力一．选择题1.(多选)(2020-2021学年·遂宁检测)走时准确的机械表的时针和分针做匀速圆周运动时( )A.分针角速度是时针角速度的12倍B.分针角速度是时针角速度的60倍C.如果分针的长度是时针的2倍，那么分针端点的线速度是时针端点线速度的24倍D.如果分针的长度是时针的2倍，那么分针端点的线速度是时针端点线速度的1.4倍【答案】 AC【解析】 时针每转一圈所用时间为12 h ，时针的角速度ω1＝2π12 rad/h ；分针每转一圈所用时间为1 h ，分针的角速度ω2＝2π1 rad/h ，所以ω2∶ω1＝12∶1。
由于v ＝ωr ，所以v 2∶v 1＝(ω2r 2)∶(ω1r 1)＝(12×2)∶(1×1)＝24∶1。
2.(多选)(2020-2021学年·深州中学高一月考)关于向心加速度，以下说法中正确的是( )A.向心加速度的方向始终与线速度方向垂直B.向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心【答案】 ABD【解析】 向心加速度的方向沿半径指向圆心，速度方向沿圆周的切线方向，所以向心加速度的方向始终与速度方向垂直，且只改变线速度的方向，不改变线速度的大小，故A 、B 正确；变速圆周运动的向心加速度与切向加速度的合加速度的方向不指向圆心，故C 错误；物体做匀速圆周运动时，只具有向心加速度，加速度方向始终指向圆心，故D 正确。
3.(多选)(2020-2021学年·黑龙江哈尔滨三中高一月考)如图所示为常见的自行车传动示意图。
A 轮与脚蹬子相连，B 轮与车轴相连，C 为车轮。
当人蹬车匀速运动时，以下说法中正确的是( )A.A 轮与B 轮的角速度相同B.A 轮边缘与B 轮边缘的线速度大小相同C.B 轮边缘与C 轮边缘的线速度大小相同D.B 轮与C 轮的角速度相同【答案】 BD【解析】 A 轮与B 轮边缘上的点与传动链条接触，其速度大小和传动链条的速度大小一致，所以A 轮边缘与B 轮边缘的线速度大小相等，根据公式v ＝rω可知线速度相等时，半径小的角速度大，所以A 轮角速度小于B 轮的角速度，故A 错误，B 正确；B 轮边缘与C 轮边缘的点在同一个轮子上，所以B 轮边缘与C 轮边缘的角速度相同，根据公式v ＝ωr 可知角速度相同时，半径小的线速度小，所以B 轮边缘的线速度小于C 轮边缘的线速度，故C 错误，D 正确。
高中物理《向心力与向心加速度》测试(鲁科版必修2)
4.2 向心力与向心加速度同步练习一、选择题：1、匀速圆周运动的向心加速度A 总是向圆心且大小不变题B 总是跟速度的方向垂直，方向时刻在改变C 与线速度成正比D 与角速度成正比2、在匀速圆周运动中，向心加速度是描述A 线速度变化快慢的物理量B 线速度方向变化快慢的物理量C 线速度大小变化快慢的物理量D 角速度变化快慢的物理量3、在光滑的水平面上，用长为L的细线栓一质量为m的小球，以角速度ω作匀速圆周运动，下列说法中正确的是A L、ω不变，m越大线越易被拉断B m、ω不变，L越小线越易被拉断C m、L不变，ω越大线越易被拉断D m不变，L减半且角速度加倍时，线的拉力不变4、如图所示，两带孔物体A、B的质量分别是m A和m B，套在光滑水平杆上用线相连，当水平杆绕OO′轴匀速转动时，A、B两物体恰相对于杆静止，若OA=3OB，下列说法中正确的是A 物体A和B的向心加速度相等B 物体A和B受到的向心力大小相等、方向相反C m B＜m AD m B=3m A5、如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，物体所受的向心力是A 重力B 弹力C 静摩擦力D 滑动摩擦力6、关于匀速圆周运动和变速圆周运动，下列说法中正确的是A 匀速圆周运动受到的合力是恒力，而变速圆周运动受到的合力是变力B 匀速圆周运动受到的合力就是向心力，而变速圆周运动受到的合力不等于向心力C 匀速圆周运动的加速度指向圆心，而变速圆周运动的加速度一定不总指向圆心D 匀速圆周运动和变速圆周运动的加速度都指向圆心7、如图所示，一个光滑的圆环M，穿着一个小环N，圆环M以竖直的AOB轴为转轴，做匀速转动，那么A 环N所受的力是N的重力及M对N的支持力B 环N所受的力是N的重力及N对M的压力C 环N的向心力方向指向大环圆心D 环N的向心力方向是垂直指向转轴的6、一辆汽车在水平路面上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。
如图甲、乙、丙、丁所示，分别画出了汽车转弯时所受合外力F的四种方向，你认为正确的是哪个二、填空题：7、一个3kg的物体在半径为2m的圆周上以4m/s的速度运动，则向心加速度为_________。
56向心加速度向心力练习
必修二·第五章：曲线运动5．向心力和向心加速度6．圆周运动的案例分析7．离心运动根底知识：1.做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向，所以叫。
2.向心力公式：F= = = 。
3.向心力总是指向，而线速度沿圆周的方向，故向心力始终与线速度，所以向心力的作用效果只是改变物体线速度的，而不改变线速度的。
4.由向心力产生的加速度叫，它总是沿指向。
它的大小用公式a= = = 计算根底练习：一.选择题1.做匀速圆周运动的物体，以下不变的物理量是( )A．速度B．速率C．角速度D．周期E．向心加速度F．物体所受的合外力G．运动状态不变H．转速不变2.如果将做匀速圆周运动的物体速度增大到原来的2倍时，所需向心力比原来大3N，那么物体原来向心力大小为〔〕A．1N B．2N C．3N D．4N3．一圆筒绕其中心轴OO1匀速转动，筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动相对筒无滑动，如下图，物体所受向心力是(A. 物体的重力B. 筒壁对物体的静摩擦力C. 筒壁对物体的弹力D. 物体所受重力与弹力的合力4.如下图，有一个以角速度ω旋转的圆锥摆，那么⑴小球受到的力是( )A. 重力和弹力B. 重力、弹力和向心力C. 重力和向心D. 向心力和弹力⑵小球做匀速圆周运动的向心力是〔〕A. 重力B. 弹力C. 重力和弹力的合力D. 平衡力⑶小球所受向心力等于〔〕A. mg + FB. mgcosθC. mgsinθD. mgtanθ5．如图5－5－9所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑．图中有A、B、C三点，这三点所在处半径关系为rA>rB＝rC，那么这三点的向心加速度aA、aB、aC的关系是( )A．aA＝aB＝aC B．aC>aA>aBC．aC<aA<aB D．aC＝aB>aA6.做匀速圆周运动的物体所受向心力的大小必与〔〕A.线速度的平方成正比B.角速度的平方成正比C.半径成反比D.线速度和角速度的乘积成正比7.关于向心力的说法中，正确的选项是〔〕A.由于匀速圆周运动而产生了一个向心力B.向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力D.向心力只改变物体运动的方向，不可能改变运动的快慢8．绳子的一端拴一重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动，以下判断正确的选项是( )A．每秒转数相同，绳短时易断 B．线速度大小一定，绳短时易断C．运动周期相同，绳短时易断 D．线速度大小一定，绳长时易断9．以下关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中。
人教版高一物理向心力和向心加速度习题及答案解析(3)
向心力和向心加速度（3）1．下列说法正确的是（ ）A ．匀速圆周运动是匀变速曲线运动B ．匀速圆周运动的线速度不变C ．匀速圆周运动的加速度不变D ．匀速圆周运动的角速度不变【解析】匀速圆周运动的加速度方向时刻变化，所以匀速圆周运动的加速度是不断变化的，不是匀变速曲线运动，所以A 和C 错误；又因为线速度的方向不断变化，所以线速度是变化的，B 错误；匀速圆周运动的角速度是保持不变的，所以D 正确。
【答案】D2．关于向心力的下列说法正确的是（ ）A ．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B ．向心力只改变做圆周运动物体的线速度的方向，不改变线速度的大小C ．做匀速圆周运动的物体向心力是不变的D ．以上说法均不正确【解析】物体不是由于做圆周运动而产生向心力，而是物体做圆周运动需要向心力，物体在向心力的作用下才能做圆周运动，所以A 错；因为向心力的方向与线速度的方向总是垂直，所以向心力不能改变线速度的大小，只能改变线速度的方向，所以B 正确；由于向心力的方向总是指向圆心，所以向心力的方向时刻改变，向心力是不断变化的，C 、D 错误；【答案】B3．关于做匀速圆周运动物体的线速度、角速度、周期之间的关系，下列说法正确的是( )A ．线速度大的角速度一定大B ．线速度大的周期一定小C ．角速度大的半径一定小D ．角速度大的周期一定小【解析】根据v=r ω可知，在r 一定的情况下，线速度大的角速度一定大，所以A 错；根据Tr v π2=可知，在r 一定的情况下，线速度大的周期一定小，所以B 错；角速度是反映物体转动快慢的物理量，它与半径无关，由ω＝v r知，只有当线速度v 一定时，角速度ω才与半径r 成反比，所以C 错；根据Tπω2=可知，角速度与周期成反比，所以D 正确。
【答案】D4．关于质点做匀速圆周运动的下列说法正确的是( )A ．由a ＝v 2r知，a 与r 成反比 B ．由a ＝ω2r 知，a 与r 成正比 C ．由ω＝v r知，ω与r 成反比 D ．由ω＝2πn 知，ω与转速n 成正比 【解析】由a ＝v 2r知，只有在v 一定时，a 才与r 成反比，如果v 不一定，则a 与r 不成反比，同理，只有当ω一定时，a 才与r 成正比；v 一定时，ω与r 成反比；因2π是定值，故ω与n 成正比。
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[高一物理学案]5．52 向心力 向心加速度（习题课）Ⅰ 学习目标1、进一步掌握向心力、向心加速度的有关知识，理解向心力、向心加速度的概念。
2、熟练应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题 Ⅱ 基础知识回顾1． 什么是向心力、向心加速度？2、向心力和向心加速度的大小怎样计算？3、填写下列提纲： （1①做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向 ，所以叫②向心力公式:222)2(Tmr r v m mr F πω===③向心力总是指向圆心，而线速度沿圆周的切线方向，故向心力始终与线速度垂直，所以向心力的作用效果只是改变物体线速度的 而不改变线速度的（2①向心力产生的加速度也总是指向 ，叫 ．②公式:ａ＝ｒω2＝ ＝2)2(Tr π Ⅲ 例题精讲【例题1】A 、B 两质点均做匀速圆周运动，m A ∶m B =R A ∶R B =1∶2，当A 转60转时，B 正好转45转，则两质点所受向心力之比为多少？【例题2】如图1，A 、B 、C三个物体放在水平旋转的圆盘上，三物与转盘的最大静摩擦因数均为μ，A 的质量是2m ，B 和C 的质量均为m ，A 、B 离轴距离为R ，C 离轴2R ，若三物相对盘静止，则 ．A ．每个物体均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用B ．C 的向心加速度最大 C ．B 的摩擦力最小D ．当圆台转速增大时，C 比B 先滑动，A 和B 同时滑动【例题3】如图２，线段OA =2AB ，AB 两球质量相等，当它们绕O 点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时，两线段拉力之比T BA ：T OB 为A ．2∶3B ．3∶2C ．5∶3D ．2∶1Ⅳ 课堂练习1．关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，错误的是A ．由a =rv 2可知，a 与r 成反比B ．由a =ω2r 可知，a 与r 成正比C ．由v =ωr 可知，ω与r 成反比D ．由ω=2πn 可知，ω与n 成反比2．如图３所示的两轮以皮带传动，没有打滑，A 、B 、C 三点的位置关系如图，若r 1>r 2，O 1C =r 2，则三点的向心加速度的关系为图 ３A ．a A =aB =aC B ．a C >a A >a B C ．a C <a A <a BD ．a C =a B >a A 3．下列关于向心力的说法中，正确的是 A ．物体由于做圆周运动产生了一个向心力图 1图 2B．做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合外力C．做匀速圆周运动的物体，其向心力不变D．向心加速度决定向心力的大小4．有长短不同，材料相同的同样粗细的绳子，各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么A．两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断B．两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断C．两个球以相同的周期运动时，短绳易断D．不论如何，短绳易断5．一质量为m的木块，由碗边滑向碗底，碗内表面是半径为r的球面，由于摩擦力的作用，木块运动的速率不变，则A．木块的加速度为零B．木块所受合外力为零C．木块所受合外力的大小一定，方向改变D．木块的加速度大小不变6．关于向心加速度，下列说法正确的是A．它描述的是线速度方向变化的快慢B．它描述的是线速度大小变化的快慢C．它描述的是向心力变化的快慢D．它描述的是转速的快慢7．如图４所示，原长为L的轻质弹簧，劲度系数为k，一端系在圆盘的中心O，另一端系一质量为m的金属球，不计摩擦，当盘和球一起旋转时弹簧伸长量为ΔL，则盘旋转的向心加速度为_____，角速度为_____。
高一物理必修二第五章 向心力 向心加速度基础练习题(带参考答案)
一、学习要点1．理解向心力的概念和公式的确切含义，并能用向心力的公式进行计算；2．理解向心加速度的概念和公式；3．知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度； 4．会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析和讨论与圆周运动相关的物理现象。
二、学习内容（一）向心力1．做圆周运动的物体要受到与速度方向______且指向______的外力作用，这个力就是向心力；2．向心力是根据 命名的，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力； 3．向心力的大小：F =_____________=_____________=_____________；4．方向：总是指向________，但方向时刻在变化，因此是一个_____力（填“变”或“恒”），圆周运动是一种_______________运动（填“匀加速”或“变加速”）。
5．向心力只改变速度的_________，不改变速度的_________。
问题1：向心力是一种怎样的力？匀速圆周运动是不是一种匀变速曲线运动？ 例1．下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是（ ）A ．物体除其他的力外还要受到一个向心力的作用B ．物体所受的合外力提供向心力C ．向心力是一个恒力D ．向心力的大小一直在变化 练习1．（多选题）关于向心力的说法正确的是（ ）A ．向心力不改变做圆周运动物体速度的大小B ．做匀速圆周运动的物体受到的向心力即为物体受到的合力C ．做匀速圆周运动的物体的向心力是不变的D ．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力问题2：如何理解圆周运动的向心力？例2．一只小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行驶，图1为雪橇受到的牵引力F 及摩擦力F 1的示意图（O 为圆心），其中正确的是（ ）练习2．（多选题）如图2所示，物块P 置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c 沿半径指向圆心，a 与c 垂直，下列说法正确的是（ ）A ．当转盘匀速转动时，P 受摩擦力方向可能为a 方向B ．当转盘加速转动时，P 受摩擦力方向可能为b 方向C ．当转盘加速转动时，P 受摩擦力方向可能为c 方向D ．当转盘减速转动时，P 受摩擦力方向可能为d 方向（二）向心加速度1．物体在向心力作用下产生的加速度。
高一物理 向心力向心加速·典型例题解析
向心力向心加速度·典型例题解析【例1】如图37－1所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无相对滑动，大轮的半径是小轮半径的2倍，大轮上的一点S离转动轴的距离是半径的1/3．当大轮边缘上的P点的向心加速度是0.12m/s2时，大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度各为多大？解析：P点和S点在同一个转动轮子上，其角速度相等，即ωP＝ωS．由向心加速度公式a＝rω2可知：a s/a p＝r s/r p，∴a s＝r s/r p·a p＝1/3×0.12m/s2＝0.04m/s2．由于皮带传动时不打滑，Q点和P点都在由皮带传动的两个轮子边缘，这两点的线速度的大小相等，即v Q＝v P．由向心加速度公式a＝v2/r可知：a Q/a P ＝r P/r Q，∴a Q＝r P/r Q×a P＝2/1×0.12m/s2＝0.24 m/s2．点拨：解决这类问题的关键是抓住相同量，找出已知量、待求量和相同量之间的关系，即可求解．【问题讨论】(1)在已知a p的情况下，为什么求解a s时要用公式a＝rω2、求解a Q时，要用公式a＝v2/r？(2)回忆一下初中电学中学过的导体的电阻消耗的电功率与电阻的关系式：P＝I2R和P＝U2/R，你能找出电学中的电功率P与电阻R的关系及这里的向心加速度a与圆周半径r的关系之间的相似之处吗？【例2】如图37－2所示，一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一个木块，当圆盘匀角速转动时，木块随圆盘一起运动，那么[ ] A．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心B．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向指向圆盘中心C．因为木块随圆盘一起运动，所以木块受到圆盘对它的摩擦力，方向与木块的运动方向相同D．因为摩擦力总是阻碍物体的运动，所以木块所受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反解析：从静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的趋势来分析：由于圆盘转动时，以转动的圆盘为参照物，物体的运动趋势是沿半径向外，背离圆心的，所以盘面对木块的静摩擦力方向沿半径指向圆心．从做匀速圆周运动的物体必须受到一个向心力的角度来分析：木块随圆盘一起做匀速圆周运动，它必须受到沿半径指向圆心的合力．由于木块所受的重力和盘面的支持力都在竖直方向上，只有来自盘面的静摩擦力提供指向圆心的向心力，因而盘面对木块的静摩擦力方向必沿半径指向圆心．所以，正确选项为B．点拨：1．向心力是按效果命名的，它可以是重力、或弹力、或摩擦力，也可以是这些力的合力或分力所提供．2．静摩擦力是由物体的受力情况和运动情况决定的．【问题讨论】有的同学认为，做圆周运动的物体有沿切线方向飞出的趋势，静摩擦力的方向应该与物体的运动趋势方向相反．因而应该选取的正确答案为D．你认为他的说法对吗？为什么？【例3】如图37－3所示，在光滑水平桌面上有一光滑小孔O；一根轻绳穿过小孔，一端连接质量为m＝1kg的小球A，另一端连接质量为M＝4kg 的重物B．(1)当小球A沿半径r＝0.1m的圆周做匀速圆周运动，其角速度为ω＝10rad/s时，物体B对地面的压力为多大？(2)当A球的角速度为多大时，B物体处于将要离开、而尚未离开地面的临界状态？(g＝10m/s2)点拨：小球A作匀速圆周运动，由绳子的拉力提供向心力，从而使B对地面的压力减少．当B物体将要离开而尚未离开地面时，小球A所需的向心力恰好等于重物B的重力参考答案(1)30N(2)20rad/s【例4】小球A和B用细线连接，可以在光滑的水平杆上无摩擦地滑动，已知它们的质量之比m1∶m2＝3∶1，当这一装置绕着竖直轴做匀速转动且A、B两球与水平杆子达到相对静止时(如图37－4所示)，A、B两球做匀速圆周运动的[ ] A．线速度大小相等B．角速度相等C．向心力的大小之比为F1∶F2＝3∶1D．半径之比为r1∶r2＝1∶3点拨：当两小球随轴转动达到稳定状态时，把它们联系在一起的同一根细线为A、B两小球提供的向心力大小相等；同轴转动的角速度相等；两小球的圆周轨道半径之和为细线的长度；两小球的线速度与各自的轨道半径成正比．【问题讨论】如果上述装置的转速增大，当转速增至某一数值时，细线会被拉断，断了细线后的A、B两个小球将如何运动？参考答案BD跟踪反馈1．如图37－5所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于这个小球的受力情况，下列说法中，正确的是[ ] A．受重力、拉力、向心力B．受重力、拉力C．只受重力D．以上说法均不正确2．如图37－6所示的皮带传动装置中，O为轮子A和B的共同转轴，O′为轮子C的转轴，A、B、C分别是三个轮子边缘上的质点，且R A＝R C＝2R B，则三质点的向心加速度大小之比a A∶a B∶a C等于[ ] A．4∶2∶1B．2∶1∶2C∶1∶2∶4D．4∶1∶4 3．如图37－7所示，水平光滑圆盘的中央有一小孔，让一根细绳穿过小孔，一端连结一个小球，另一端连结一个弹簧，弹簧下端固定在地板上，弹簧处在原长时，小球恰好处在圆心小孔处，让小球拉出小孔并使其作匀速圆周运动，证明其角速度为恒量，与旋转半径无关．4．用一根细绳拴一物体，使它在距水平地面高h＝1.6m处的水平面内做匀速圆周运动，轨道的圆周半径r＝1m．细绳在某一时刻突然被拉断，物体飞出后，落地点到圆周运动轨道圆心的水平距离S＝3m，则物体做匀速圆周运动的线速度为多大？向心加速度多大？参考答案1．B 2．A 3．由题意可得kΔL＝mω2ΔL，km/m 4v5m/s a25m/s2∴ω＝．＝，＝。
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向心力向心加速度典型例题解析【例1】如图37－1所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无相对滑动，大轮的半径是小轮半径的2倍，大轮上的一点S离转动轴的距离是半径的1/3．当大轮边缘上的P点的向心加速度是0.12m/s2时，大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度各为多大？
解析：P点和S点在同一个转动轮子上，其角速度相等，即ωP＝ωS．由向心加速度公式a＝rω2可知：a s/a p＝r s/r p，∴a s＝r s/r p·a p＝1/3×
0.12m/s2＝0.04m/s2．
由于皮带传动时不打滑，Q点和P点都在由皮带传动的两个轮子边缘，这两点的线速度的大小相等，即v Q＝v P．由向心加速度公式a＝v2/r可知：a Q/a P ＝r P/r Q，∴a Q＝r P/r Q×a P＝2/1×0.12m/s2＝0.24 m/s2．
点拨：解决这类问题的关键是抓住相同量，找出已知量、待求量和相同量之间的关系，即可求解．
【问题讨论】(1)在已知a p的情况下，为什么求解a s时要用公式a＝rω
2/r？
2、求解a
Q时，要用公式a＝v
(2)回忆一下初中电学中学过的导体的电阻消耗的电功率与电阻的关系式：P＝I2R和P＝U2/R，你能找出电学中的电功率P与电阻R的关系及这里的向心加速度a与圆周半径r的关系之间的相似之处吗？
【例2】如图37－2所示，一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一个木块，当圆盘匀角速转动时，木块随圆盘一起运动，那么
[ ] A．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心
B．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向指向圆盘中心
C．因为木块随圆盘一起运动，所以木块受到圆盘对它的摩擦力，方向与木块的运动方向相同
D．因为摩擦力总是阻碍物体的运动，所以木块所受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反
解析：从静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的趋势来分析：由于圆盘转动时，以转动的圆盘为参照物，物体的运动趋势是沿半径向外，背离圆心的，所以盘面对木块的静摩擦力方向沿半径指向圆心．
从做匀速圆周运动的物体必须受到一个向心力的角度来分析：木块随圆盘一起做匀速圆周运动，它必须受到沿半径指向圆心的合力．由于木块所受的重力和盘面的支持力都在竖直方向上，只有来自盘面的静摩擦力提供指向圆心的向心力，因而盘面对木块的静摩擦力方向必沿半径指向圆心．所以，正确选项为B．
点拨：1．向心力是按效果命名的，它可以是重力、或弹力、或摩擦力，也可以是这些力的合力或分力所提供．
2．静摩擦力是由物体的受力情况和运动情况决定的．
【问题讨论】有的同学认为，做圆周运动的物体有沿切线方向飞出的趋势，静摩擦力的方向应该与物体的运动趋势方向相反．因而应该选取的正确答案为D．你认为他的说法对吗？为什么？
【例3】如图37－3所示，在光滑水平桌面上有一光滑小孔O；一根轻绳穿过小孔，一端连接质量为m＝1kg的小球A，另一端连接质量为M＝4kg的重物B．
(1)当小球A沿半径r＝0.1m的圆周做匀速圆周运动，其角速度为ω＝
10rad/s时，物体B对地面的压力为多大？
(2)当A球的角速度为多大时，B物体处于将要离开、而尚未离开地面的临界状态？(g＝10m/s2)
点拨：小球A作匀速圆周运动，由绳子的拉力提供向心力，从而使B对地面的压力减少．
当B物体将要离开而尚未离开地面时，小球A所需的向心力恰好等于重物B的重力
参考答案
(1)30N
(2)20rad/s
【例4】小球A和B用细线连接，可以在光滑的水平杆上无摩擦地滑动，已知它们的质量之比m1∶m2＝3∶1，当这一装置绕着竖直轴做匀速转动且A、
B两球与水平杆子达到相对静止时(如图37－4所示)，A、B两球做匀速圆周运动的
[ ] A．线速度大小相等
B．角速度相等
C．向心力的大小之比为F1∶F2＝3∶1
D．半径之比为r1∶r2＝1∶3
点拨：当两小球随轴转动达到稳定状态时，把它们联系在一起的同一根细线为A、B两小球提供的向心力大小相等；同轴转动的角速度相等；两小球的圆周轨道半径之和为细线的长度；两小球的线速度与各自的轨道半径成正比．【问题讨论】如果上述装置的转速增大，当转速增至某一数值时，细线会被拉断，断了细线后的A、B两个小球将如何运动？
参考答案
BD
跟踪反馈
1．如图37－5所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于这个小球的受力情况，下列说法中，正确的是
[ ] A．受重力、拉力、向心力
B．受重力、拉力
C．只受重力
D．以上说法均不正确
2．如图37－6所示的皮带传动装置中，O为轮子A和B的共同转轴，O′为轮子C的转轴，A、B、C分别是三个轮子边缘上的质点，且R A＝R C＝2R B，则三质点的向心加速度大小之比a A∶a B∶a C等于
[ ] A．4∶2∶1 B．2∶1∶2
C∶1∶2∶4 D．4∶1∶4 3．如图37－7所示，水平光滑圆盘的中央有一小孔，让一根细绳穿过小孔，一端连结一个小球，另一端连结一个弹簧，弹簧下端固定在地板上，弹簧处在原长时，小球恰好处在圆心小孔处，让小球拉出小孔并使其作匀速圆周运动，证明其角速度为恒量，与旋转半径无关．
4．用一根细绳拴一物体，使它在距水平地面高h＝1.6m处的水平面内做匀速圆周运动，轨道的圆周半径r＝1m．细绳在某一时刻突然被拉断，物体飞出后，落地点到圆周运动轨道圆心的水平距离S＝3m，则物体做匀速圆周运动的线速度为多大？向心加速度多大？
参考答案
1．B 2．A 3．由题意可得kΔL＝mω2ΔL，
km/m 4v5m/s a25m/s2
∴ω＝．＝，＝。