向心力-圆周运动实用PPT(第1课时实验：探究向心力大小的表达式)
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10
(3)保持ω和r一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与质量m之间的关系(如图所示)， 记录实验数据。
研究向心力与质量之间的关系
序 123456
号
Fn M
11
4.数据处理：分别作出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的图像。 5.实验结论
(1)在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。 (2)在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。 (3)在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。
4
软木塞的受力图如下图所示 拉力的方向指向圆心，那我们可以说软木塞所受拉力就是向心力吗？
5
做匀速圆周运动的物体的向心力大小不变，方向不断改变。
6
1.实验仪器
知识点二 探究向心力大小的表达式
向心力演示器
7
2.实验思路 转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横 臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹 簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心 力的比值。 (1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实 验。 (2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变物体的角速度进行实 验。 (3)换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。
17
解析 由于小孩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，而 重力和支持力在竖直方向上，它们不能提供向心力，因此小孩会受到静摩擦力的作 用，且提供向心力，选项A、B错误，C正确；由于小孩随圆盘转动半径不变，当圆 盘角速度变小，由F＝mω2r可知，所需向心力变小，在P点受到的静摩擦力变小， 选项D错误。 答案 C
20
解析 根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而 ωA＝ωB 标尺 8 上 左边露出的等分格子多于右边，因而 FA＞FB，根据向心力公式 F＝mω2r，选项 A 正确，D 错误；根据向心力公式 F＝mvr2，选项 C 错误，D 错误。 答案 A
21
[针对训练3] 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系 的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。 皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角 速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供， 球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺 10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：
3
1.向心力的定义：做匀速圆周运动的物体所受的__合__力____总指向圆心。这个指向圆心 的力就叫作向心力。
2.向心力的作用：只改变速度的方向。 3.效果力：向心力是根据力的作用效果命名的。 [思考判断]
(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力。( × ) (2)向心力和重力、弹力一样，是性质力。( × ) (3)向心力可以由重力、弹力或其它力等来提供，是效果力。( √ )
8
3.进行实验 (1)保持m和r一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与角速度ω之间的关系(如图所 示)，记录实验数据。
研究向心力与角速度之间的关系 序 123456 号 Fn ω ω2
9
(2)保持ω和m一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与半径r之间的关系(如图所示)， 记录实验数据。
研究向心力与半径之间的关系 序 123456 号 Fn r
16
[针对训练2] 如图所示，一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速 转动，一个小孩坐在距圆心为r处的P点不动(P未画出)，关于 小孩的受力，以下说法正确的是( ) A.小孩在P点不动，因此不受摩擦力的作用 B.小孩随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力的合力充当向心力 C.小孩随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力 D.若使圆盘以较小的转速转动，小孩在P点受到的摩擦力不变
15
[针对训练1] 下列关于匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是( ) A.物体除受其他的力外还受到向心力的作用 B.物体所受的合力提供向心力 C.向心力的方向总指向圆心，故方向不变 D.向心力的大小一直在变化 解析 物体做匀速圆周运动需要一个指向圆心的合外力，并不是还要受到一个向心 力作用，故A错误；物体做匀速圆周运动需要向心力，所以物体的合力正好提供向 心力，让物体做匀速圆周运动，故B正确；物体做匀速圆周运动需要向心力，它始 终指向圆心，因此方向不断改变，故C错误；做匀速圆周运动的物体所需的向心力 大小恒定，方向始终指向圆心，故D错误。 答案 B
解析 向心力是根据力的作用效果命名的，它不改变速度的大小，只改变速度的方 向，选项A错误，B正确；做匀速圆周运动的物体的向心力始终指向圆心，方向不 断变化，是变力，选项C错误；做一般曲线运动的物体所受的合力通常可分解为切 线方向的分力和法线方向的分力，切线方向的分力提供切向加速度，改变速度的大 小，法线方向的分力提供向心加速度，改变速度的方向，选项D错误。 答案 B
10．作为中国绘画重要画科的山水画 ，东晋 已经产 生，在 南朝和 隋唐得 到较快 发展， 五代和 宋代则 迎来了 其发展 的黄金 期，其 后山水 画又进 一步得 到发展 。
•
11.今天我们提倡的创新，并不是要抛 开先哲 时贤的 成果另 起炉灶 ，而是 要站在 前辈的 肩膀上 一步一 个脚印 地前进 ，并努 力超越 前人。
22
(1)在该实验中应用了________(选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代 法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 (2)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转 动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右 边轮塔之间的角速度之比为________。 解析 (1)由前面分析可知该实验采用的是控制变量法。 (2)线速度大小相等，则角速度与半径成反比，故可知左边轮塔与右边轮塔之间的 角速度之比为1∶2。 答案 (1)控制变量法 (2)1∶2
12
影响向心力大小的因素比较多，应采用控制变量法进行研究。在让某个因素(如半径) 变化的同时，控制其他因素(如质量和角速度)不变，便于找出这个因素影响向心力大 小变化的规律。然后依次分别研究其他的影响因素。
使用向心力演示仪时应注意 (1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。 (2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数。达到预定格数 时，即保持转速均匀恒定。
23
本节内容结束
24
本节内容结束
•
1.法国作家雨果曾经认为，保留至今 的古代 建筑物 就好像 是由石 头堆积 出来的 历史书 。不 过这一看法只适用于欧洲，不适用于 中国古 建筑。
2. 木材的耐久性远逊于石材，因而以 土和木 为主要 材料的 中国古 建筑留 存至今 的并不 多，以 致某些西方学者以为现在根本没有 这种建 筑的实 物。
19
A.若rA＞rB，mA＝mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大 B.若rA＞rB，mA＝mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大 C.若rA＝rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越大向心力越小 D.若rA＝rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小
18
核心要点二 探究影响向心力大小的因素
[例2] 向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5 随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂 6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套 筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出 两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个 塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系 怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB， 做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验 现象显示标尺8上左边露出的等分格子多于右边，则下列说法正确的( )
8．如今，我国的传统节日已基本失却 了早先 的信仰 内核， 但许多 传统节 俗活动 仍存活 在民众 的生活 中，在 传承中 发展变 化，从 内容到 形式都 更加丰 富多样 。
•
9．人们借助历史上留存下来的汉代画 像石可 以对汉 代社会 ，甚至 对先秦 文化也 有所了 解，可 以直观 感受伏 羲女娲 的神话 传说和 荆轲刺 秦王的 历史故 事。
6．作为最深层次的认同，文化的认同 在维护 民族团 结和和 睦之中 具有最 根本的 作用， 因此就 要建设 好各民 族共同 的精神 家园， 培养中 华民族 的共同 体意识 。
•
7.我国的传统节日是维系中国社会人 际关系 的重要 感情纽 带。在 节日里 ，人们 尽享天 伦之乐 ，亲朋 好友、 邻里乡 亲互赠 节礼， 使节日 洋溢着 浓浓的 人情味 。
向心力的表达式 Fn＝mω2r 或 Fn＝mvr2
13
核心要点一 对向心力的理解 [例1] 关于向心力，下列说法中正确的是( )
A.物体由于做圆周运动而产生一个向心力 B.向心力不改变物体做圆周运动的速度大小 C.做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力 D.做一般曲线运动的物体所受的合力即为向心力
14
12．微笑像和煦的春风，微笑像温暖 的阳光 ，它蕴 涵着一 种神奇 的力量 ，可以 使人世 间所有 的烦恼 都焕然 冰释。
25
向心力
第1课时
1
实验：探究向心力大小的表达式
物理观念 科学思维
核心素养Βιβλιοθήκη Baidu标 向心力及其特点、表达式。 会测量、分析实验数据，获得实验结论。
科学探究
利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。
2
[观图助学]
知识点一 向心力
用一根结实的细绳拴住软木塞，细绳水平使软木塞在光滑桌面上做匀速圆周运动， 软木塞受几个力的作用？方向如何？
3. 中国古代的石建筑并不像欧洲那样 发达， 一直到 明清时 代，在 技术条 件完备 且有需 求的 情况下，石建筑在中国依然很少出现 。
•
4．多样性意味着差异，我国的民族多 样性决 定了以 民族为 载体的 文化的 多样性 ，这种 文化的 多样性 也意味 着各民 族文化 的差异 。
5．从自然生态的角度来看，生态平衡 的维护 就是要 维护其 生物物 种的多 样性， 所以维 护社会 和谐的 基础也 就是文 化的多 样性。
(3)保持ω和r一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与质量m之间的关系(如图所示)， 记录实验数据。
研究向心力与质量之间的关系
序 123456
号
Fn M
11
4.数据处理：分别作出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的图像。 5.实验结论
(1)在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。 (2)在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。 (3)在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。
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软木塞的受力图如下图所示 拉力的方向指向圆心，那我们可以说软木塞所受拉力就是向心力吗？
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做匀速圆周运动的物体的向心力大小不变，方向不断改变。
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1.实验仪器
知识点二 探究向心力大小的表达式
向心力演示器
7
2.实验思路 转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横 臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹 簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心 力的比值。 (1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实 验。 (2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变物体的角速度进行实 验。 (3)换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。
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解析 由于小孩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，而 重力和支持力在竖直方向上，它们不能提供向心力，因此小孩会受到静摩擦力的作 用，且提供向心力，选项A、B错误，C正确；由于小孩随圆盘转动半径不变，当圆 盘角速度变小，由F＝mω2r可知，所需向心力变小，在P点受到的静摩擦力变小， 选项D错误。 答案 C
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解析 根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而 ωA＝ωB 标尺 8 上 左边露出的等分格子多于右边，因而 FA＞FB，根据向心力公式 F＝mω2r，选项 A 正确，D 错误；根据向心力公式 F＝mvr2，选项 C 错误，D 错误。 答案 A
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[针对训练3] 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系 的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。 皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角 速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供， 球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺 10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：
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1.向心力的定义：做匀速圆周运动的物体所受的__合__力____总指向圆心。这个指向圆心 的力就叫作向心力。
2.向心力的作用：只改变速度的方向。 3.效果力：向心力是根据力的作用效果命名的。 [思考判断]
(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力。( × ) (2)向心力和重力、弹力一样，是性质力。( × ) (3)向心力可以由重力、弹力或其它力等来提供，是效果力。( √ )
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3.进行实验 (1)保持m和r一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与角速度ω之间的关系(如图所 示)，记录实验数据。
研究向心力与角速度之间的关系 序 123456 号 Fn ω ω2
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(2)保持ω和m一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与半径r之间的关系(如图所示)， 记录实验数据。
研究向心力与半径之间的关系 序 123456 号 Fn r
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[针对训练2] 如图所示，一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速 转动，一个小孩坐在距圆心为r处的P点不动(P未画出)，关于 小孩的受力，以下说法正确的是( ) A.小孩在P点不动，因此不受摩擦力的作用 B.小孩随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力的合力充当向心力 C.小孩随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力 D.若使圆盘以较小的转速转动，小孩在P点受到的摩擦力不变
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[针对训练1] 下列关于匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是( ) A.物体除受其他的力外还受到向心力的作用 B.物体所受的合力提供向心力 C.向心力的方向总指向圆心，故方向不变 D.向心力的大小一直在变化 解析 物体做匀速圆周运动需要一个指向圆心的合外力，并不是还要受到一个向心 力作用，故A错误；物体做匀速圆周运动需要向心力，所以物体的合力正好提供向 心力，让物体做匀速圆周运动，故B正确；物体做匀速圆周运动需要向心力，它始 终指向圆心，因此方向不断改变，故C错误；做匀速圆周运动的物体所需的向心力 大小恒定，方向始终指向圆心，故D错误。 答案 B
解析 向心力是根据力的作用效果命名的，它不改变速度的大小，只改变速度的方 向，选项A错误，B正确；做匀速圆周运动的物体的向心力始终指向圆心，方向不 断变化，是变力，选项C错误；做一般曲线运动的物体所受的合力通常可分解为切 线方向的分力和法线方向的分力，切线方向的分力提供切向加速度，改变速度的大 小，法线方向的分力提供向心加速度，改变速度的方向，选项D错误。 答案 B
10．作为中国绘画重要画科的山水画 ，东晋 已经产 生，在 南朝和 隋唐得 到较快 发展， 五代和 宋代则 迎来了 其发展 的黄金 期，其 后山水 画又进 一步得 到发展 。
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11.今天我们提倡的创新，并不是要抛 开先哲 时贤的 成果另 起炉灶 ，而是 要站在 前辈的 肩膀上 一步一 个脚印 地前进 ，并努 力超越 前人。
22
(1)在该实验中应用了________(选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代 法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 (2)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转 动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右 边轮塔之间的角速度之比为________。 解析 (1)由前面分析可知该实验采用的是控制变量法。 (2)线速度大小相等，则角速度与半径成反比，故可知左边轮塔与右边轮塔之间的 角速度之比为1∶2。 答案 (1)控制变量法 (2)1∶2
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影响向心力大小的因素比较多，应采用控制变量法进行研究。在让某个因素(如半径) 变化的同时，控制其他因素(如质量和角速度)不变，便于找出这个因素影响向心力大 小变化的规律。然后依次分别研究其他的影响因素。
使用向心力演示仪时应注意 (1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。 (2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数。达到预定格数 时，即保持转速均匀恒定。
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1.法国作家雨果曾经认为，保留至今 的古代 建筑物 就好像 是由石 头堆积 出来的 历史书 。不 过这一看法只适用于欧洲，不适用于 中国古 建筑。
2. 木材的耐久性远逊于石材，因而以 土和木 为主要 材料的 中国古 建筑留 存至今 的并不 多，以 致某些西方学者以为现在根本没有 这种建 筑的实 物。
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A.若rA＞rB，mA＝mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大 B.若rA＞rB，mA＝mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大 C.若rA＝rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越大向心力越小 D.若rA＝rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小
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核心要点二 探究影响向心力大小的因素
[例2] 向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5 随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂 6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套 筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出 两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个 塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系 怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB， 做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验 现象显示标尺8上左边露出的等分格子多于右边，则下列说法正确的( )
8．如今，我国的传统节日已基本失却 了早先 的信仰 内核， 但许多 传统节 俗活动 仍存活 在民众 的生活 中，在 传承中 发展变 化，从 内容到 形式都 更加丰 富多样 。
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9．人们借助历史上留存下来的汉代画 像石可 以对汉 代社会 ，甚至 对先秦 文化也 有所了 解，可 以直观 感受伏 羲女娲 的神话 传说和 荆轲刺 秦王的 历史故 事。
6．作为最深层次的认同，文化的认同 在维护 民族团 结和和 睦之中 具有最 根本的 作用， 因此就 要建设 好各民 族共同 的精神 家园， 培养中 华民族 的共同 体意识 。
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7.我国的传统节日是维系中国社会人 际关系 的重要 感情纽 带。在 节日里 ，人们 尽享天 伦之乐 ，亲朋 好友、 邻里乡 亲互赠 节礼， 使节日 洋溢着 浓浓的 人情味 。
向心力的表达式 Fn＝mω2r 或 Fn＝mvr2
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核心要点一 对向心力的理解 [例1] 关于向心力，下列说法中正确的是( )
A.物体由于做圆周运动而产生一个向心力 B.向心力不改变物体做圆周运动的速度大小 C.做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力 D.做一般曲线运动的物体所受的合力即为向心力
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12．微笑像和煦的春风，微笑像温暖 的阳光 ，它蕴 涵着一 种神奇 的力量 ，可以 使人世 间所有 的烦恼 都焕然 冰释。
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向心力
第1课时
1
实验：探究向心力大小的表达式
物理观念 科学思维
核心素养Βιβλιοθήκη Baidu标 向心力及其特点、表达式。 会测量、分析实验数据，获得实验结论。
科学探究
利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。
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[观图助学]
知识点一 向心力
用一根结实的细绳拴住软木塞，细绳水平使软木塞在光滑桌面上做匀速圆周运动， 软木塞受几个力的作用？方向如何？
3. 中国古代的石建筑并不像欧洲那样 发达， 一直到 明清时 代，在 技术条 件完备 且有需 求的 情况下，石建筑在中国依然很少出现 。
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4．多样性意味着差异，我国的民族多 样性决 定了以 民族为 载体的 文化的 多样性 ，这种 文化的 多样性 也意味 着各民 族文化 的差异 。
5．从自然生态的角度来看，生态平衡 的维护 就是要 维护其 生物物 种的多 样性， 所以维 护社会 和谐的 基础也 就是文 化的多 样性。