课时15　向心力　生活中的圆周运动 复习学案（含答案）2024年江苏省普通高中学业水平合格性物理考试

课时15　向心力　生活中的圆周运动
1.向心力
（1）定义：做圆周运动的物体所受到的沿着半径指向　　　　的合力，叫作向心力.
（2）特点：方向总是与线速度的方向　　　　，沿半径指向　　　　，方向时刻在　　　　，所以向心力是　　　　力.
（3）大小：①Fn＝　　　　（用线速度表示）；②Fn＝　　　　（用角速度表示）；③Fn＝　　　　（用周期表示）.
（4）向心力的作用效果：向心力总是指向圆心，而线速度是沿圆周的切线方向，故向心力始终与线速度垂直，其作用效果只是改变物体速度的　　　　，而不改变速度的　　　　.
2.生活中的圆周运动　圆周运动的综合问题求解
（1）火车转弯时，向心力来源于铁轨对火车的　　　　力与火车　　　　力的合力.
（2）拱（凹）形桥：设汽车质量为m，桥面圆弧半径为r，汽车过桥面最高点（或最低点）时的速度为v，汽车所受支持力为FN.
①汽车过拱形桥最高点时，由向心力公式有　　　　＝m，此时FN　　　　（选填“＞”“＝”或“＜”）mg.
②当v≥时，FN＝0，汽车将脱离桥面，发生危险.
③汽车过凹形桥最低点时，由向心力公式有　　　　＝m，此时，FN　　　　（选填“＞”“＝”或“＜”）mg，汽车容易爆胎.
（3）航天器中的失重现象：在任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器中，都是一个　　　　的环境.
（4）离心运动：当合外力突然为零，物体就沿　　　　飞出.当合力不足以提供向心力时，物体也会逐渐　　　　.
1.做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力.（　　）
2.铁路的弯道处，内轨高于外轨.（　　）
3.汽车驶过拱形桥顶部时，对桥面的压力等于车重.（　　）
4.汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重.（　　）
1.向心力
（1）匀速圆周运动：物体做匀速圆周运动时受到的外力的合力就是向心力，即F合＝F向，这是物体做匀速圆周运动的条件.
（2）变速圆周运动：合外力沿半径方向的分力提供向心力.
【例1】（2024届盐城合格性考试模拟）用如图所示的装置探究向心力大小的表达式实验中，弹簧测力计套筒下降，露出标尺.两侧标尺露出的长度之比表示两小球做圆周运动的（　　）
A.半径大小之比　　B.线速度大小之比　　
C.角速度大小之比　　D.向心力大小之比
【例2】（2024届常州合格性考试模拟）如图所示，物块与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，关于物块的受力情况，下列说法正确的是（　　）
A.受重力、支持力
B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C.受重力、支持力、与运动方向相同的摩擦力和向心力
D.受重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力
2.生活中的圆周运动
求解匀速圆周运动问题的一般步骤：
（1）明确研究对象.
（2）受力分析，画出受力示意图.
（3）明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置.
（4）对物体受力沿圆心方向合成或分解.
（5）根据牛顿运动定律和圆周运动的运动学公式列方程，求解.
【例3】（2024届涟水合格性考试模拟）在水平面上转弯的摩托车，如图所示，向心力是（　　）
A.重力和支持力的合力　　B.静摩擦力
C.滑动摩擦力　　D.重力、支持力、牵引力的合力
【例4】（2024届南京合格性考试模拟）如图所示，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动.在脱水过程中，衣物经过最高位置A和最低位置B，其在A、B两点（　　）
A.加速度相同　　　B.重力不同
C.所受合力大小不同　　D.受筒壁的作用力大小不同
3.离心运动
（1）物体做离心运动的原因：提供向心力的合力突然消失，或者合力不足以提供所需的向心力.
（2）离心运动、近心运动的判断：物体做圆周运动时出现离心运动还是近心运动，由实际提供的合力F合和所需向心力（m或mω2r）的大小关系决定.
①当F合＝mω2r，“提供”等于“需要”，物体做匀速圆周运动；
②当F合＞mω2r，“提供”超过“需要”，物体做近心运动；
③当0≤F合＜mω2r，“提供”不足，物体做离心运动.
【例5】（2024届江苏合格性考试模拟）下列现象或措施中，与离心运动有关的是（　　）
A.汽车行驶过程中，乘客要系好安全带　　
B.厢式电梯张贴超载标识
C.火车拐弯处设置限速标志　　
D.喝酒莫开车，开车不喝酒
1.（2024届徐州合格性考试模拟）一个物体做匀速圆周运动.下列描述其运动的物理量中，恒定不变的是（　　）
A.线速度　　B.周期　　C.向心加速度　　D.合力
2.（2024届常州合格性考试模拟）如图所示，小物块紧贴在圆筒的竖直内壁上，随圆筒一起绕竖直中心轴做匀速圆周运动.提供小物块做圆周运动的向心力的是（　　）
A.小物块所受的重力　　B.小物块所受的弹力
C.小物块所受的摩擦力　　D.小物块所受的重力和摩擦力的合力
3.（2024届江苏合格性考试模拟）当老鹰在高空中盘旋时，垂直于翼面的升力和其重力的合力提供向心力.已知当质量为m的老鹰以速率v匀速水平盘旋时，半径为R，则其向心力为（　　）
A.mv2R　　B.m　　C.m　　D.m
4.（2024届常州合格性考试模拟）如图所示，长为L的细线一端固定，另一端系一质量为m的小球，小球在竖直平面内摆动，通过最低点时的速度大小为v，则此时细线对小球拉力的大小为（　　）
A.mg　　B.m　　C.mg－m　　D.mg＋m
5.（2024届徐州合格性考试模拟）如图所示，滚筒洗衣机脱水时，衣服随滚筒绕水平轴匀速转动.衣服转到最下端P点时受到的作用力为（　　）
A.重力、压力　　B.重力、支持力
C.支持力、向心力　　D.重力、支持力、向心力
6.（2023届连云港合格性考试模拟）用如图所示的装置探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是（　　）
A.应使用两个质量不等的小球
B.应使两小球离转轴的距离相同
C.应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上
D.此实验用到的物理方法是理想实验法
课时15　向心力　生活中的圆周运动
【一过考点】
1.（1）圆心　（2）垂直　圆心　改变　变　（3）m　mω2r　mr　（4）方向　大小
2.（1）支持　重　（2）mg－FN　＜　FN－mg　＞　（3）完全失重　（4）切线方向　远离圆心
【二过易错】
1.×　2.×　3.×　4.√
【三过典题】
【例1】D　【解析】弹簧测力计套筒下降，露出标尺，露出的长度越大，表示小球受到的弹力越大，即向心力越大，D正确.
【例2】B　【解析】物块随圆盘一起做匀速圆周运动，受重力、支持力和指向圆心的静摩擦力，重力和支持力平衡，靠静摩擦力提供向心力，B正确，A、C、D错误.
【例3】B　【解析】摩托车在水平路面上转弯时受到重力、支持力、牵引力以及指向圆心的静摩擦力，所需的向心力由静摩擦力提供，A、C、D错误，B正确.
【例4】D　【解析】衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，加速度大小相等，方向改变，A错误；重力不变，B错误；所受合力大小不变，C错误；在A点衣物受筒壁的作用力大小NA＝man－mg，在B点衣服受筒壁的作用力大小NB＝man＋mg，D正确.
【例5】C　【解析】汽车行驶过程中，乘客要系好安全带是为了防止车辆急停急转身体脱离座椅而发生伤害，A不符合题意；厢式电梯张贴超载标识是为了防止超载引起电梯不能正常运行而发生意外，B不符合题意；火车拐弯处设置限速标志，是防止火车转弯时速度过大出现离心现象而出现脱轨，C符合题意；酒后人的反应变慢，开车容易导致交通事故，D不符合题意.
【四过集训】
1.B　2.B　3.B　
4.D　【解析】在最低点，根据牛顿第二定律得，F－mg＝m，解得F＝mg＋m，A、B、C错误，D正确.
5.B　
6.C　【解析】根据向心力公式F＝mω2r＝m，要用实验验证，采用控制变量法，即保持质量和线速度大小或者角速度相同，探究向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，C正确.