2019_2020学年新教材高中物理课时作业五向心力新人教版必修第二册

【向心力】是物理学中一个关键的概念，主要出现在天体运动、圆周运动和匀速圆周运动的讨论中。向心力是指物体在做圆周运动时，始终指向圆心的力，它提供了物体做圆周运动所需的向心加速度。向心力的方向始终与物体的运动方向垂直，并且大小与物体的质量、速度和圆周运动半径有关，公式为 \( F_{\text{向}} = m \cdot v^2 / r \)，其中 \( m \) 是物体质量，\( v \) 是线速度，\( r \) 是半径。 在高中的物理课程中，向心力是一个重要的学习主题。例如，课时作业五中的问题1，讲述了一个小物块在半球形碗中从a点滑到b点的情况。小物块能够保持速率不变，表明它在做匀速圆周运动，因此所受的合力大小恒定，方向始终指向圆心，即向心力。问题的答案指出，尽管物块的摩擦力和重力会变化，但它们的矢量合成——即向心力——大小是不变的。 问题2涉及小狗拉着雪橇在水平冰面上做匀速圆周运动的场景。解答分析了牵引力和摩擦力的关系，指出摩擦力方向与圆弧相切，而合力（牵引力和摩擦力的合成）必须指向圆心，以维持圆周运动。正确答案表明，尽管牵引力和摩擦力可以变化，但合力（即向心力）的方向始终保持不变，指向圆心。 问题3和4则考察了质点在螺旋线运动中向心力的变化。质点沿着螺旋线向内运动，意味着其运动半径不断减小。解答解释了虽然质点的线速度不变，但由于半径减小，所需的向心力（即摩擦力）和角速度会增加。同时，由于加速度增大，质点所受的合外力也会随之增加。 问题5和7涉及到物体在匀速转动的圆筒内壁上做圆周运动的情况。问题5表明，尽管物体的线速度和角速度可以因半径不同而不同，但只要角速度相等，物体所受的摩擦力等于其重力，而筒壁对物体的弹力提供向心力，其大小与角速度平方和半径成正比。问题7通过对比两个不同位置座椅的运动情况，强调了向心力和半径的关系，以及拉力与角度的关系。 这些题目都在深入探讨向心力这一概念，涉及了向心力的大小、方向以及它如何影响物体在圆周运动中的动态行为。这些知识对于理解和解决涉及圆周运动的物理问题至关重要。