教师招聘考试物理：轻松搞定向心力

一、全面剖析

1.向心力的概念

向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时，指向圆心(曲率中心)的作用力。

2.向心力的方向：始终指向圆心，与线速度方向垂直。

3.作用效果：产生向心加速度，只改变物体速度的方向，不改变速度的大小。

4.向心力的公式

定义式不需要推导，也不需要研究为什么这么定义。
补充：如果物体做的不是圆周运动,那么向心力指向微小圆弧所对应的圆心(曲率中心)。
5.向心力不是“力”
“向心力”一词是从这种合外力作用所产生的效果而命名的。是一种效果力，而并不是我们定义的力。这个力的施力物体可能是多个物体。
这种效果可以由弹力、重力、摩擦力等各种力提供，也可以是几个力的合力或某个力的分力。
二、常见的向心力
1.人造地球卫星：向心力由万有引力提供
2.绳系小球在光滑水平面上做匀速圆周运动：向心力由绳的弹力提供。
3.物体在转盘上随盘一起匀速转动：向心力由摩擦力提供。
4.氢原子核外电子绕核运转：向心力由电场力提供。
5.带电粒子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动：向心力由洛伦兹力提供。
6.用绳拴小球在竖直面内做圆周运动的轨道较高点和较低点的向心力：小球所受重力与绳拉力的合力。
7.火车转弯时需要的向心力：正常行驶情况下可由重力和轨道弹力的合力提供。
三、向心力与离心力
严格来说，物理上没有离心力的概念，心力的说法是不科学的。
假设若离心力存在，则与向心力相平衡，物体受力平衡，速度方向不会改变，是平衡态，不可能做圆周运动。因此，这就证明了离心力并不存在。即离心力是以力的作用效果来虚拟出来的一个力，便于大家的感性认识和理解。
离心力是种惯性的表现，实际是不存在的。为使物体做圆周运动，物体需要受到个指向圆心的力，即向心力。若以此物体为原点建立坐标，看起来就好像有一股与向心力大小相同方向相反的力，使物体向远离圆周运动圆心的方向运。
当物体受力不足以提供圆周运动所需向心力时，看起来就好像离心力大于向心力了，物体会做远离圆心的运动。这种现象叫离心现象。
四、小试牛刀
(多选)洗衣机的甩干筒在旋转时有衣服附在筒壁上，则此时( )。
A.衣服受重力，筒壁的弹力和摩擦力，及离心力作用
B.衣服随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁的弹力提供
C.筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大
D.筒壁对衣服的弹力随着衣服含水量的减少而减少
【答案】BD。解析：A、衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用。故A错误;B、衣服随筒壁做圆周运动的向心力是筒壁的弹力。故B正确;C、衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，衣物的重力与静摩擦力平衡，筒壁的弹力F提供衣物的向心力，得到
可见，转速n增大时，弹力F也增大，而摩擦力不变。故C错误;D、如转速不变，筒壁对衣服的弹力随着衣服含水量的减少，则所需要的向心力减小，所以筒壁对衣服的弹力也减小。故D正确;故选：BD。