最新人教版高中物理必修2第五章《圆周运动》教材习题点拨
人教版高中必修二物理教学课件 第五章:曲线运动 5.4 圆周运动 ppt导学课件(含答案)

三种传动装置及其特点.
传动类型 同轴传动
皮带传动
齿轮传动
装置
A、B 两点在同 两个轮子用皮带 两个齿轮轮齿啮
轴的一个圆盘 连接,A、B 两点 合,A、B 两点分
上
分别是两个轮子 别是两个齿轮边
边缘的点
缘上的点
角速度、 特点
周期相同
线速度相同
线速度相同
转动方向 相同
相同
相反
规律
角速度与半径成 角速度与半径成
3.择式分析:若线速度大小相等,则根据 ω ∝1r分析; 若角速度大小相等,则根据 v ∝ r 分析.
1.如图所示的齿轮传动装置中,主动轮和从动轮的齿 大小相同,主动轮的齿数 z1=24,从动轮的齿数 z2=8, 当主动轮以角速度 ω 逆时针转动时,从动轮的转动情况 是( )
A.顺时针转动,周期为23πω B.逆时针转动,周期为23πω
A.①③⑤⑦ C.②④⑥⑦
B.②④⑥⑧ D.②④⑤⑧
解析:由题意知半径 R=0.25 m,线速度 v=Rω=2.5
v
2π
m/s,则角速度 ω=R=10 rad/s,②正确;周期 T= ω =
0.2π s=0.628 s,④正确;
频率
f=T1=1.59
Hz,⑥正确;转速
n= ω =5
2π π
r/s<
答案:ABC
解析:A、B 两轮通过皮带传动,皮带不打滑,则 A、 B 两轮边缘的线速度大小相等,
即 va=vb 或 va∶vb=1∶1.① 由 v=ωr 得 ωa∶ωb=rB∶rA=1∶2.② B、C 两轮固定在一起绕同一轴转动,则 B、C 两轮 的角速度相等,即 ωb=ωc 或 ωb∶ωc=1∶1.③ 由 v=ωr 得 vb∶vc=rB∶rC=1∶2.④
高一物理 必修2 5.4圆周运动的运动学问题 知识点总结 题型总结 同步巩固 新高考 练习

高中物理 必修2 圆周运动的运动学问题1、描述圆周运动的物理量描述圆周运动的基本参量有:半径、线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度等。
(1)v =∆l∆t =2πr T =2πrf(2)ω=∆θ∆t =2πT(3)T =1f =2πr v3、圆周运动中的运动学分析 (1)对公式v =ωr 的理解当r 一定时,v 与ω成正比;当ω一定时,v 与r 成正比;当v 一定时,ω与r 成反比。
(2)对a =v 2r=ω2r =ωv 的理解在v 一定时,a 与r 成反比;在ω一定时,a 与r 成正比。
在分析传动装置中的各物理量时,要抓住不等量和想等量的关系,具体有: (1)同一转轴的轮上各点角速度ω相同,而线速度v=ωr 与半径r 成正比。
(2)当皮带(或链条、齿轮)不打滑时,传动皮带上各点以及用皮带连接的两轮边沿上的各点线速度大小相等,而角速度ω=vr 与半径r 成反比。
(3)齿轮传动时,两轮的齿数与半径成正比,角速度与齿数成反比。
1、如图所示装置中,A、B、C三个轮的半径分别为r、2r、4r,b点到圆心的距离为r,求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比,周期之比,转速之比,频率之比。
答案:①2:1:2:4;②2:1:1:1;③4:1:2:4;④1:2:2:2;⑤2:1:1:1;⑥2:1:1:12、一个环绕中心线AB以一定的角速度转动,P、Q为环上两点,位置如图所示,下列说法正确的是(A)A.P、Q两点的角速度相等B.P、Q两点的线速度相等C.P、Q两点的角速度之比为3∶1D.P、Q两点的线速度之比为3∶13、自行车的小齿轮A、大齿轮B、后轮C是相互关联的三个转动部分,且半径R B=4R A、R C=8R A,如图所示.正常骑行时三轮边缘的向心加速度之比a A∶a B∶a C等于(C)A.1∶1∶8 B.4∶1∶4C.4∶1∶32 D.1∶2∶44、如图所示,传动轮A、B、C的半径之比为2︰1︰2,A、B两轮用皮带传动,皮带不打滑,B、C两轮同轴,a、b、c三点分别处于A、B、C三轮的边缘,d点在A轮半径的中点。
高中物理(新人教版)必修第二册课后习题:圆周运动(课后习题)【含答案及解析】

第六章圆周运动圆周运动课后篇巩固提升合格考达标练1.如图所示,在圆规匀速转动画圆的过程中()A.笔尖的速率不变B.笔尖做的是匀速运动9C.任意相等时间内通过的位移相等D.两相同时间内转过的角度不同,匀速圆周运动的速度大小不变,也就是速率不变,但速度的方向时刻改变,故A 正确,B错误;做匀速圆周运动的物体在任意相等时间内通过的弧长相等,但位移还要考虑方向,C错误;相同时间内转过角度相同,D错误。
2.如图所示为行星传动示意图。
中心“太阳轮”的转动轴固定,其半径为R1,周围四个“行星轮”的转动轴固定,半径均为R2,“齿圈”的半径为R3,其中R1=1.5R2,A、B、C分别是“太阳轮”“行星轮”和“齿圈”边缘上的点,齿轮传动过程中不打滑,那么()A.A点与B点的角速度相同B.A点与B点的线速度相同C.B点与C点的转速之比为7∶2D.A点与C点的周期之比为3∶5,A、B两点的线速度大小相等,方向不同,B错误;由v=rω知,线速度大小相等时,角速度和半径成反比,A、B两点的转动半径不同,因此角速度不同,A错误;B点和C点的线速度大小相等,由v=rω=2πnr可知,B点和C点的转速之比为n B∶n C=r C∶r B,r B=R2,r C=1.5R2+2R2=3.5R2,故n B∶n C=7∶2,C正确;根据v=2πr可知,T A∶T C=r A∶r C=3∶7,D错误。
T3.(多选)如图所示,在冰上芭蕾舞表演中,演员展开双臂单脚点地做着优美的旋转动作,在他将双臂逐渐放下的过程中,他转动的速度会逐渐变快,则它肩上某点随之转动的()A.转速变大B.周期变大C.角速度变大D.线速度变大,即转速变大,角速度变大,周期变小,肩上某点距转动圆心的半径r不变,因此线速度也变大。
4.(2020海南华侨中学高一上学期期末)如图所示是一个玩具陀螺,a、b和c是陀螺上的三个点。
当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是()A.a、b和c三点的线速度大小相等B.a、b和c三点的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的线速度比a、b的大、b、c三点共轴,角速度相同,B正确,C错误;a、b、c三点半径不等,所以三点的线速度大小不等,A错误;R a=R b>R c,a、b、c三点角速度相同,故a、b两点的线速度大于c点线速度,D错误。
高中物理新人教版必修2第五章曲线运动第5节《圆周运动》

[第5节圆周运动[精讲精析]知识精讲]知识点1. 描述匀速圆周运动的物理量(1)轨道半径(R):对于一般曲线运动,可以理解为曲率半径.(2)线速度(v):是描述质点沿圆周运动快慢的物理量。
大小等于物体在一段时间内运动的弧长(s)与时间(t)的比值,方向为圆周的切线方向.公式: v=s/t=2πr/T=2πrf (3)角速度(ω,又称为圆频率):是描述质点绕圆心转动快慢的物理量。
大小等于一段时间内转过的角度(θ)与时间t的比值.公式: ω=θ/t=2π/T=2πf(4)周期(T):质点做圆周运动一周所需要的时间.(5)频率(f,或转速n):质点在单位时间内完成的圆周运动的次数.[例1]静止在地球上的物体都要随地球一起转动,下列说法正确的是( )A.它们的运动周期都是相同的B.它们的线速度都是相同的C.它们的线速度大小都是相同的D.它们的角速度是不同的[思路分析]地球绕自转轴转动时,所有地球上各点的周期及角速度都是相同的。
地球表面物体做圆周运动的平面是物体所在纬度线平面,其圆心分布在整条自转轴上,不同纬度处物体做圆周运动的半径是不同的,只有同一纬度处的物体转动半径相等,线速度的大小才相等,但即使物体的线速度大小相同,方向也个不相同.[答案] A[总结]线速度是描述物体运动快慢的物理量,若比较两物体做匀速圆周运动的快慢,则只看其线速度的大小即可.角速度、周期和转速都是描述物体转动快慢的物理量。
物体做匀速圆周运动时,角速度越大、周期越小、转速越大,则物体转动的越快,反之则越慢,由于线速度和角速度的关系为v=ωr,所以在半径不确定的情况下,不能由角速度大小判断线速度的大小,也不能由线速度大小判断角速度大小.[误区警示]有的同学往往误认为物体转动半径为地球半径,进而导致失误.在解决圆周运动问题时,转动中心的确定至关重要.地球本身匀速转动,地表各点角速度相等(但两极ω=0),角速度又称整体量;线速度随着半径不同而不同,线速度又称局部量. [变式训练1] 由于地球自转,乌鲁木齐和广州两地所在处物体具有的角速度和线速度相比较( )A.乌鲁木齐处物体的角速度大,广州处物体的线速度大B.乌鲁木齐处物体的线速度大,广州处物体的角速度大C.两处地方物体的角速度、线速度都一样大D.两处地方物体的角速度一样大,但广州的线速度比乌鲁木齐处物体线速度要大[答案] D知识点2。
人教版高中物理必修二专题03 圆周运动【知识梳理】

专题03 圆周运动知识整理一、描述圆周运动的物理量 1.圆周运动运动轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动,圆周运动为曲线运动,故一定是变速运动. 2.线速度(1)物理意义:描述圆周运动物体的运动快慢. (2)定义公式:v =ΔsΔt.(3)方向:线速度是矢量,其方向为物体做圆周运动时该点的切线方向. 3.角速度(1)物理意义:描述物体绕圆心转动的快慢. (2)定义公式:ω=ΔθΔt.(3)单位:弧度/秒,符号是rad/s. 4.转速和周期(1)转速:物体单位时间内转过的圈数. (2)周期:物体转过一周所用的时间. 5.描述圆周运动的各物理量之间的关系6.描述圆周运动的各物理量之间关系的理解(1)角速度、周期、转速之间关系的理解:物体做匀速圆周运动时,由ω=2πT =2πn 知,角速度、周期、转速三个物理量,只要其中一个物理量确定了,其余两个物理量也唯一确定了.(2)线速度与角速度之间关系的理解:由v =ω·r 知,r 一定时,v ∝ω;v 一定时,ω∝1r;ω一定时,v ∝r .二、匀速圆周运动1.定义:线速度大小不变的圆周运动.2.特点(1)线速度大小不变,方向不断变化,是一种变速运动.(2)角速度不变.(3)转速、周期不变.三、向心力1.定义做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心,这个指向圆心的力叫作向心力.2.公式:F n=mv2r或者F n=mω2r.3.方向向心力的方向始终指向圆心,由于方向时刻改变,所以向心力是变力.4.效果力向心力是根据力的作用效果来命名的,凡是由某个力或者几个力的合力提供的物体做匀速圆周运动的力,不管属于哪种性质,都是向心力.5.向心力的来源向心力是根据力的作用效果命名的.它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供,也可以由它们的合力提供,还可以由某个力的分力提供.四、变速圆周运动和一般曲线运动1.变速圆周运动变速圆周运动所受合外力一般不等于向心力,合外力一般产生两个方面的效果:(1)合外力F跟圆周相切的分力F t,此分力与物体运动的速度在一条直线上.(2)合外力F指向圆心的分力F n,此分力提供物体做圆周运动所需的向心力,改变物体速度的方向.2.一般曲线运动的处理方法一般曲线运动,可以把曲线分割成许多很短的小段,每一小段可看作一小段圆弧.圆弧弯曲程度不同,表明它们具有不同的半径.这样,质点沿一般曲线运动时,可以采用圆周运动的分析方法进行处理.3.匀速圆周运动和变速圆周运动的对比匀速圆周运动变速圆周运动线速度特点 线速度的方向不断改变、大小不变 线速度的大小、方向都不断改变 受力特点 合力方向一定指向圆心,充当向心力合力可分解为与圆周相切的分力和指向圆心的分力,指向圆心的分力充当向心力周期性 有不一定有性质 均是非匀变速曲线运动 公式F n =m v 2r=mω2r 都适用五、匀速圆周运动的加速度方向1.定义:任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心,这个加速度叫作向心加速度.2.向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向垂直,故向心加速度的作用只改变速度的方向,对速度的大小无影响.六、匀速圆周运动的加速度大小 1.向心加速度公式 (1)基本公式a n =v 2r =ω2r .(2)拓展公式a n =4π2T2·r =ωv .2.向心加速度的公式既适用于匀速圆周运动,也适用于非匀速圆周运动. 3.向心加速度的几种表达式4.向心加速度的大小与半径的关系(1)当半径一定时,向心加速度的大小与角速度的平方成正比,也与线速度的平方成正比.随频率的增大或周期的减小而增大.(2)当角速度一定时,向心加速度与运动半径成正比. (3)当线速度一定时,向心加速度与运动半径成反比.(4)a n 与r 的关系图象:如图所示,由a n -r 图象可以看出,a n 与r 成正比还是反比,要看ω恒定还是v 恒定.5.向心加速度的注意要点(1)向心加速度是矢量,方向总是指向圆心,始终与速度方向垂直,故向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小.向心加速度的大小表示速度方向改变的快慢.(2)向心加速度的公式适用于所有圆周运动的向心加速度的计算.包括非匀速圆周运动.但a n 与v 具有瞬时对应性.七、铁路的弯道1.火车在弯道上的运动特点火车在弯道上运动时实际上在做圆周运动,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,需要很大的向心力.2.向心力的来源(1)若转弯时内外轨一样高,则由外轨对轮缘的弹力提供向心力,这样,铁轨和车轮极易受损. (2)若内外轨有高度差,依据规定的行驶速度行驶,转弯时向心力几乎完全由重力G 和支持力F N 的合力提供.八、拱形桥凸形桥和凹形桥的比较汽车过凸形桥汽车过凹形桥受力分析向心力 F n =mg -F N =m v 2rF n =F N -mg =m v 2r对桥的压力F N ′=mg -m v 2rF N ′=mg +m v 2r结论 汽车对桥的压力小于汽车的重力,而且汽车速度越大,对桥的压力越小汽车对桥的压力大于汽车的重力,而且汽车速度越大,对桥的压力越大九、航天器中的失重现象和离心运动 1.航天器在近地轨道的运动(1)对航天器,在近地轨道可认为地球的万有引力等于其重力,重力充当向心力,满足的关系为Mg =Mv 2r .(2)对航天员,由重力和座椅的支持力提供向心力,满足的关系为mg -F N =mv 2r ,由以上两式可得F N =0,航天员处于完全失重状态,对座椅压力为零.(3)航天器内的任何物体之间均没有压力. 2.对失重现象的认识航天器内的任何物体都处于完全失重状态,但并不是物体不受地球引力.正因为受到地球引力的作用,才使航天器连同其中的航天员做匀速圆周运动.3.离心运动(1)定义:物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动. (2)原因:向心力突然消失或外力不足以提供所需向心力.两个模型一、火车转弯模型1.模型构建(1)火车车轮的特点:火车的车轮有凸出的轮缘,火车在铁轨上运行时,车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面,这种结构特点,主要是避免火车运行时脱轨,如图所示。
最新人教版高中物理必修2第五章《圆周运动》例题与探究

典题精讲例1 如图6-5-1所示的装置中,已知大轮A 的半径是小轮B 的半径的3倍,A 、B 分别在边缘接触,形成摩擦传动,接触点无打滑现象,B 为主动轮,B 转动时边缘的线速度为v ,角速度为ω,求:图6-5-1(1)两轮转动周期之比;(2)A 轮边缘的线速度;(3)A 轮的角速度.思路解析:(1)因无打滑现象,所以A 轮边缘的线速度与B 轮边缘的线速度相同,所以 v A =v B =v ,T=v r π2,所以13===B A A B B A B A r r v r v r T T . (2)由以上分析知v A =v.(3)因为ω=r v ,所以31==A B B A B A r v r v ωω, 所以ωA =331ωω=B .绿色通道:在比较圆周运动的有关物理量时,首先要明确什么量是相等的,什么量是不等的.凡是直接用皮带传动(包括链条传动、摩擦传动)的两个轮子,两轮边缘上各点的线速度大小相等;凡是同一个轮轴上(各个轮都绕同一根轴同步转动)的各点角速度相等(轴上的点除外).变式训练 如图6-5-2所示,靠摩擦传动做匀速转动的大小两轮边缘接触而互不打滑,大轮的半径是小轮的2倍,A 、B 分别为大小轮边缘上的点,C 为大轮上一条半径的中点,请指出符合下面条件的点.图6-5-2(1)线速度相等,角速度大______________________.(2)角速度相等,线速度大______________________.答案:B A例2 (1)图6-5-3是自行车传动机构的示意图,如果能测出自行车行驶时的大齿轮的转速为n r/s ,要知道在这种情况下自行车前进的速度有多大,还需要测量哪些量?用这些量推导出自行车前进速度的表达式.图6-5-3(2)为了探究理论计算的结果和实际的车速是否相同,请你设计一个实验进行探究.写出你实验探究的方案(包括实验的器材、步骤,需要测量的物理量,计算车速的表达式).思路解析:(1)自行车前进的速度即是后轮边缘的线速度,已知大齿轮的转速,还需要用刻度尺测出大齿轮、小齿轮和后轮的半径,假设分别为r 1、r 2、R ,则计算自行车前进时小轮的转速为:n 2=r 1/r 2×n ,所以自行车前进的速度的表达式为:v=2πRr 1/r 2×n.(2)提示:先利用你的自行车实际测量自行车的有关数据,如大齿轮、小齿轮和后轮的半径,分别为r 1、r 2、R ;然后在100 m 平直路面上进行实验,测出自行车匀速通过100 m 时大齿轮转过的总转数N 和所花的时间T.则小齿轮的转速为n 2=r 1N/r 2T ,计算前进速度的大小v 1=2πRr 1N/(r 2T ).然后根据速度公式v=s/t ,算出自行车的速度v 2.绿色通道:该题从生活情景和技术应用出发,要求熟练掌握线速度、角速度、转速的概念,同时要求在这个基础上进行具体实验设计,体现出思维的开放性和对解决实际问题的能力的培养.变式训练 如图6-5-4所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r ,a 是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮的半径为4r ,小轮的半径为2r ,b 点在小轮上,到小轮中心的距离为r ,c 点和d 点分别位于小轮和大轮的边缘上,若在转动过程中,皮带不打滑,则( )图6-5-4A.a 点和b 点的线速度大小相等B.a 点和b 点的角速度大小相等C.a 点和c 点的线速度大小相等D.a 点和d 点的周期相等思路解析:凡是直接用皮带传动的两个轮子,两轮边缘上各点的线速度大小相等;凡是同一个轮轴上(各个轮都绕同一根轴同步转动)的各点角速度相等,所以C 正确.答案:C问题探究问题1 在质点做直线运动时,我们曾用速度表示质点运动的快慢.质点做匀速圆周运动时,我们又可以用什么物理量来表示其运动的快慢呢?这些物理量之间又有什么关系? 导思:基本公式及其物理意义:(1)v=t s ,线速度可用周期、频率表示,即v=T R π2=2πRf ,v 的方向沿圆周的切线,其物理意义是描述质点沿圆周运动快慢的物理量.(2)ω=t ϕ,角速度也可用周期和频率表示,即ω=Tπ2=2πf=2πn ,n 为转速,其单位必须为转/秒.角速度是描述质点绕圆心转动快慢的物理量.(3)v=Rω,线速度等于角速度与半径的乘积,此为v 与ω关系式.探究:在质点做匀速圆周运动时(设其轨道半径为r ),由于其运动的特殊性,我们可以用多个物理量来描述,如用线速度v (速率)、角速度ω、周期T 等来描述其运动的快慢.它们之间的关系可以从其定义出发得到,最后可得它们之间有如下关系:v=ωr 和ω=2π/T. 这两个关系式在解决有关圆周运动的问题时很有用,同学们要理解并记住.问题2 月亮绕地球运动,地球绕太阳运动,这两个运动都可看成是圆周运动,怎样比较这两个圆周运动的快慢?请看下面地球和月亮的“对话”:地球说:你怎么走得这么慢?我绕太阳运动1 s 要走29.79 km ,你绕我运动1 s 才走1.02km.月亮说:不能这样说吧?你一年才绕一圈,我27.3 d(天)就绕了一圈,到底谁转得慢?(1)地球说得对,还是月亮说得对?(2)月亮绕地球运动的轨道半径大约为 3.8×105km,地球绕太阳运动的轨道半径大约为1.5×108 km.通过计算验证地球说的速度是否正确.(3)线速度大就一定表示物体转动得快吗?导思:(1)线速度就是物体做圆周运动的即时速度,描述做周围运动的质点运动的快慢,是相对角速度,是为了便于区分而命名的.(2)对于匀速圆周运动来说,线速度的大小是恒定的,因此是匀速率圆周运动,简称为匀速圆周运动.(3)对于一般的圆周运动,线速度的大小,是不断变化的.探究:描述圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期,只用其中任何一个物理量无法准确地描述圆周运动的快慢.地球和月亮因为描述圆周运动快慢的标准不同,所以地球和月亮的说法都是片面的.。
高中物理第五章曲线运动专题圆周运动中的临界问题课件新人教版必修2

故要使 A 随转盘一起转动, 其角速度 ω 的范围为 ω2≤ω≤ω1, 即 g(1-μ) ≤ ω≤ r g(1+μ) . r
【答案】
g(1-μ) r ≤ ω≤
g(1+μ) r
变式训练 1-1
(2018· kg 的小球,两绳的另一端分别固定在轴上 的 A、B 两处,上面绳 AC 长 L=2.00 m,当两绳都拉直时,与轴 的夹角分别为 37°和 53° ,小球随轴一起在水平面内做匀速圆周 运动,重力加速度 g 取 10 m/s2,已知 sin37°=0.60,cos37°= 0.80.求:
【解析】 (1)小球通过最高点的临界条件是重力提供向心力, 故向心力的最小值为 mg=5 N. v2 min (2)小球通过最高点的最小速度为 vmin,mg=m L ,解得 vmin = gL= 6 m/s. (3)当小球在最高点时的速度为 3 m/s 时,拉力和重力的合力 v2 提供向心力,mg+F=m ,代入数据解得 F=2.5 N. L 【答案】 (1)5 N (2) 6 m/s (3)2.5 N
典例 2
一根长 L=60 cm 的绳子系着一个小球, 小球在竖
直平面内做圆周运动.已知球的质量 m=0.5 kg,求: (1)试确定到达最高点时向心力的最小值; (2)小球能够到达最高点继续做圆周运动的最小速度; (3)当小球在最高点时的速度为 3 m/s 时,绳对小球的拉力.(g =10 m/s2)
2.轻杆模型 如图所示,在细轻杆上固定的小球或在管形 轨道内运动的小球, 由于杆和管能对小球产生向 上的支持力, 所以小球能在竖直平面内做圆周运 动的条件是:在最高点的速度大于或等于零,小球的受力情况为:
(1)v=0 时,小球受向上的支持力 FN=mg. (2)0<v< gr时,小球受向上的支持力 0<FN<mg. (3)v= gr时,小球除受重力之外不受其他力. (4)v> gr时,小球受向下的拉力或压力,并且随速度的增大 而增大. 即杆类的临界速度为 v 临=0.
新教材 人教版高中物理必修第二册全册各章知识点汇总及配套习题

高中物理必修第二册全册各章知识点汇总及配套习题第五章抛体运动.................................................................................................................... - 1 - 第六章圆周运动.................................................................................................................... - 6 - 第七章万有引力与宇宙航行.............................................................................................. - 11 - 第八章机械能守恒定律...................................................................................................... - 16 -第五章抛体运动知识体系曲线运动及其研究方法1.曲线运动的特点(1)做曲线运动的物体,在某点的瞬时速度的方向,就是曲线在该点的切线方向,物体在曲线运动中的速度方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动。
(2)在曲线运动中,由于速度在时刻变化,所以物体的运动状态时刻改变,故做曲线运动的物体所受合外力一定不为零。
2.物体做曲线运动的条件(1)从动力学角度来理解:物体所受合外力的方向与物体的速度方向不在同一条直线上,具体有如图所示的几种形式。
(2)从运动学角度来理解:物体的加速度方向与速度方向不在同一条直线上。
3.曲线运动的研究方法——运动的合成与分解利用运动的合成与分解研究曲线运动的思维流程:(欲知)曲线运动规律――→等效分解(只需研究)两直线运动规律――→等效合成(得知)曲线运动规律。
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教材习题点拨
1.如图所示,A 为地球赤道上的一点,B 为北京处,则据题意有α=40°
地球上所有的点在随地球一起自转的过程中,相同的时间内转过的角度相同,故角速度相等,都等于地球自转的角速度,所以两个物体随地球自转做匀速圆周运动的角速度都是ω=2πT =2π24×3 600
rad/s =7.3×10-5 rad/s 线速度v A =ωr OA =467 m/s v B =ωr OB ·cos α=358 m/s.
2.(1)分针与时针的角速度之比为ω分∶ω时=2πT 分∶2πT 时
=T 时∶T 分=12∶1. (2)因为v =ωr ,所以v 分尖∶v 时尖=ω分r 分ω时r 时
=14.4∶1. 3.(1)对A 、B 两点而言,由于接触面不打滑,在相同的时间内通过的弧长相等,故A 、B 两点线速度相等,由v =rω可知,ω跟r 成反比.
(2)对A 、C 两点而言,由于都处在同一轮上,其角速度相等,则由v =rω可知,v 跟r 成正比.
(3)由于v A =2v C ,v A =v B ,所以v B =2v C ,故有r 相等,v 跟ω成正比.
4.假设脚踏板每2 s 转1圈,要知道在这种情况下自行车前进的速度有多大,还需要测量如题图所示的三个轮子的半径r 1、r 2、r 3.由题意可知轮1边缘的线速度
v 1=ω1r 1=2πT 1r 1 ω2=v 2r 2=v 1r 2=2πr 1T 1r 2
v 3=ω3r 3=ω3r 3=2πr 1r 3T 1r 2
,其中T 1等于2 s v 3为轮3边缘的线速度,即等于自行车前进的速度.
实际测量这里略去.
点拨:本题的用意是结合实际情况来理解匀速圆周运动以及传动装置之间线速度、角速度、半径之间的关系.但是,车轮上任意一点的运动都不是圆周运动,其轨迹都是滚轮线.所以在处理这个问题时,应该以轮轴为参考系,地面与轮接触而不打滑,所以地面向右运动的速度等于后轮上一点的线速度.
5.(1)因为电动机的转速为n =300 r/min =5 r/s
所以一个扇区通过磁头所用的时间是t1=1
18r 5 r/s=1
90s.
(2)1 s内可读的扇区数为1 s×5 r/s×18/r=90(个),故可读字节数=512×90=46 080(字节).。