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1、向心力是按效果命名的力,它不是某种性质的力,而是一种或几种力的合力(或在某个方向上的分力),只要它能使物体产生向心加速度,它就是物体所受的向心力。一、重力提供向心力例1、用一个质量为2kg的铁桶盛有质量是1kg的水,用一根轻绳系住桶,桶在竖直平面内做圆周运动,如图1所示,设圆半径为40cm,若水桶至圆周最高点时水恰不下落,则此刻桶的线速度v和轻绳对桶的拉力F大小为()A、v=2m/s, F=0B、v=20m/s, F=0C、v=2m/s, F=30ND、v=2m/s, F=20N解析:对水桶(含水)受力分析,在最高点受向下的重力和向下的绳子拉力F作用,题中“水桶至圆周最高点时水恰不下落”的隐含
2、条件是:在最高点向心力达最小值,即F=0,向心力由重力提供。于是有mg=m,所以v=,选项A正确。二、弹力提供向心力在转筒类问题中,虽然考虑物体不下滑的最小转速时主要看摩擦力,但提供向心力的却是弹力。三、摩擦力提供向心力例2、冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k倍,在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员,其安全速度为()A、v=kB、vC、vD、v解析运动员所需向心力由摩擦力提供,则摩擦力达最大值时,其速度也最大。F=kmg=m,得vm=,安全速度v,所以选项B正确。四、合力提供向心力例3、如图2所示,一辆吊着一吨货的吊车正以5m/s的速度在水平悬空轨道上匀速前进,悬挂重物的绳长2m。如果控制吊车的工人使其紧急刹车(速度减为0),这一瞬时悬挂重物的绳子上的拉力为多少?解析:当吊车紧急刹车瞬间,重物以吊车为圆心,绳长为半径做圆周运动,向心力由此时绳子的拉力F与重力mg的合力提供。即F-mg=,所以F=mg+m,代入数据解得F=2.25104N。五、分力提供向心力在平时生活中的很多圆周运动中,向心力都是由某个力的分力、或者某些力的合力在某个方向上的分力提供的,例如最常见的火车转弯问题。