最新圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲(张晓整理)

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(完整版)圆周运动知识点

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描述圆周运动的物理量及相互关系圆周运动1、定义:物体运动轨迹为圆称物体做圆周运动。

2、描述匀速圆周运动的物理量 (1)轨道半径(r )(2)线速度(v ): 定义式:t sv =矢量:质点做匀速圆周运动某点线速度的方向就在圆周该点切线方向上。

(3)角速度(ω,又称为圆频率):Ttπϕω2==(φ是t 时间内半径转过的圆心角) 单位:弧度每秒(rad/s )(4)周期(T ):做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期。

(5)频率(f ,或转速n ):物体在单位时间内完成的圆周运动的次数。

各物理量之间的关系:r t r v f T t rf Tr t s v ωθππθωππ==⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫======2222 注意:计算时,均采用国际单位制,角度的单位采用弧度制。

(6)向心加速度r r v a n 22ω==(还有其它的表示形式,如:()r f r T v a n 2222ππω=⎪⎭⎫ ⎝⎛==)方向:其方向时刻改变且时刻指向圆心。

对于一般的非匀速圆周运动,公式仍然适用,为物体的加速度的法向加速度分量,r 为曲率半径;物体的另一加速度分量为切向加速度τa ,表征速度大小改变的快慢(对匀速圆周运动而言,τa =0) (7)向心力匀速圆周运动的物体受到的合外力常常称为向心力,向心力的来源可以是任何性质的力,常见的提供向心力的典型力有万有引力、洛仑兹力等。

对于一般的非匀速圆周运动,物体受到的合力的法向分力n F 提供向心加速度(下式仍然适用),切向分力τF 提供切向加速度。

向心力的大小为:r m rv m ma F n n 22ω===(还有其它的表示形式,如:()r f m r T m mv F n 2222ππω=⎪⎭⎫ ⎝⎛==);向心力的方向时刻改变且时刻指向圆心。

实际上,向心力公式是牛顿第二定律在匀速圆周运动中的具体表现形式。

3.分类:⑴匀速圆周运动(1)定义:物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动。

必修2第二章《 圆周运动》知识要点

必修2第二章《 圆周运动》知识要点

高一必修2《第二章 圆周运动》知识要点一、圆周运动01.定义:物体的运动轨迹是圆周的运动,叫做圆周运动。

02.条件:物体受到向心力的作用 向心力始终与速度方向垂直,沿半径指向圆心。

03.特点:⑴、物体上各点围绕某点(即圆心)或某一轴线转动⑵、瞬时速度方向时刻改变——圆周运动是一种变速运动⑶、运动轨迹(或相对起点的位移)具有重复性(周期性)二、匀速圆周运动01.定义:运动速度大小恒定的圆周运动,叫做匀速圆周运动。

(有多种定义) 02.描述物理量设R 为圆周运动的轨道半径,φ为半径转过的圆心角,N 为圆周运动的圈数。

⑴.线速度:V=t S =TR π2 =R ω 单位:m/s ⑵.角速度:ω=t ϕ=Tπ2=2n π 单位:rad/s ⑶.周期:T=ωπ2=n1 单位:s ⑷.转速:n=tN 单位:r/s 或r/min 03.匀速圆周运动的特点:F (或a )和V 的大小、ω、T 、n 恒定不变,但F (或a )和V 的方向时刻改变。

04.特性:同一转动物体上各点的角速度相同 ★:传动装置中,两转动物体边缘上各处的线速度大小相等。

三、向心力01.定义:使物体做圆周运动的力,叫做向心力。

02.特点:是效果力,不是性质力,方向时刻改变。

03.作用:只改变V 的方向,不改变V 的大小。

04.大小:F==ma 2ϖmr =r V m 2=ϖmV =224T mr π=mr n 224π 注意:⑴当m 、V 不变时,F ∝r1 ;⑵当m 、ω不变时,F ∝r 05.方向:总是沿半径指向圆心06.来源:来源于某一个力或某一个力的分力或某几个力的合力四、向心加速度01.定义:由向心力产生的加速度,叫做向心加速度。

02.大小:a=2ϖr =r V 2=ϖV =r T 224π =r n 224π 注意:⑴当V 不变时,a ∝r1 ;⑵当ω不变时,a ∝r 03.方向:总是沿半径指向圆心04.意义:反映V 方向改变的快慢五、分析和解决匀速圆周运动问题的步骤01.明确研究对象,确定圆心位置及半径大小;02.对研究对象进行受力分析03.找出向心力的来源及大小;04.代入向心力公式列出方程05.结合其它条件列出相关方程;06.解联合方程组,求出所求物理量。

高一物理圆周运动知识点笔记

高一物理圆周运动知识点笔记

高一物理圆周运动知识点笔记在高中物理中,圆周运动是一个重要的知识点,它涉及到了转动和运动的概念,对于我们理解自然界中的许多现象都具有重要意义。

在这篇文章中,我将与大家分享一些关于圆周运动的基本知识和相关概念,希望能够帮助大家更好地理解这一内容。

一、圆周运动的概念和特点圆周运动是指一个物体沿着一条固定的圆周路径移动的运动方式。

它通常都是由一个中心点以及一个半径决定的,并且按照一定的速度进行旋转。

在圆周运动中,有几个重要的特点需要注意:1. 圆周运动的速度是不断变化的。

由于物体在不同位置上的速度大小和方向都不同,所以整个运动过程中速度是变化的。

2. 圆周运动的加速度指向圆心。

这是因为在圆周运动中,物体在不停地改变运动方向,即向心加速度的方向指向圆心。

3. 圆周运动的周期与角速度有关。

周期是指物体完成一次完整的圆周运动所需要的时间,而角速度则是指单位时间内物体旋转的角度。

二者之间有着简单的关系:周期= 2π / 角速度。

二、圆周运动的基本量和运动方程在圆周运动中,有一些重要的基本量需要我们了解。

1. 弧长(s):圆周上某一点到起点之间的弧长,单位为米(m)。

2. 角度(θ):圆心角所对应的角度,单位为弧度(rad)。

我们通常使用180°=π rad来进行换算。

一个完整的圆周对应的角度是360°或2π rad。

3. 角速度(ω):物体单位时间内旋转的角度,单位为“弧度/秒”(rad/s)。

4. 圆周速度(v):物体运行一段弧长所需的时间,单位为“米/秒”(m/s)。

圆周速度与角速度之间有如下关系:v = rω,其中r是圆周运动的半径。

圆周运动的运动方程可以用下面的公式表示:s = rθ,其中s表示弧长,r表示半径,θ表示对应的角度。

这个公式非常重要,可以帮助我们计算圆周运动中的各种物理量。

三、给定圆周运动的角速度和半径,求解其他物理量在我们学习圆周运动的时候,有时候会遇到给定一些条件,然后求解其他相关的物理量的问题。

力学中的圆周运动问题解析

力学中的圆周运动问题解析

力学中的圆周运动问题解析圆周运动是力学中的一个重要概念,涉及到物体在固定半径上做匀速或变速运动的情况。

本文将对圆周运动的基本原理、运动学和动力学等方面进行深入解析。

一、圆周运动的基本原理圆周运动是一种约束性运动,其基本原理可由以下两个关键要点来概括:1. 物体在圆周运动过程中会受到向心力的作用,向心力的大小与物体的质量和半径有关,表示为F = mω²r,其中m为物体的质量,ω为角速度,r为半径。

2. 物体在圆周运动过程中会产生向心加速度,向心加速度的大小与角速度的平方和半径有关,表示为a = ω²r。

二、圆周运动的运动学分析圆周运动的运动学分析主要包括角度、速度和加速度等方面的研究:1. 角度:圆周运动可以用角度来描述,物体在单位时间内所经过的角度称为角速度。

角速度的单位通常为弧度/秒,记作rad/s。

2. 速度:圆周运动的速度分为线速度和角速度。

线速度v表示物体在圆周轨道上的实际移动速度,其大小为v = ωr,其中r为圆周的半径。

角速度ω表示单位时间内物体角度的变化速率。

3. 加速度:圆周运动的加速度分为线加速度和角加速度。

线加速度a表示物体在圆周轨道上的实际加速度,其大小为a = ω²r。

角加速度α表示单位时间内角速度的变化速率。

三、圆周运动的动力学分析圆周运动的动力学分析主要涉及到向心力和转动惯量等方面的研究:1. 向心力:圆周运动身体所受的向心力与质量和半径的乘积成正比。

向心力的方向指向圆心,使物体沿着圆周轨道做匀速运动。

向心力的大小可通过F = mω²r来计算。

2. 转动惯量:圆周运动的物体具有转动惯量,其大小与物体的质量分布和转动轴的位置有关。

转动惯量的计算可通过I = mR²来求解,其中m为物体的质量,R为转动轴到物体质心的距离。

四、圆周运动的应用举例圆周运动在物理学和工程学等领域有着广泛的应用,以下是一些典型的应用场景:1. 机械振动:许多机械装置中都存在圆周运动,如发动机的曲轴、风力发电机的叶片等。

(完整版)高一物理必修2圆周运动复习知识点总结及经典例题详细剖析

(完整版)高一物理必修2圆周运动复习知识点总结及经典例题详细剖析

匀速圆周运动专题从现行高中知识体系来看,匀速圆周运动上承牛顿运动定律,下接万有引力,因此在高一物理中占据极其重要的地位,同时学好这一章还将为高二的带电粒子在磁场中的运动及高三复习中解决圆周运动的综合问题打下良好的基础。

(一)基础知识1. 匀速圆周运动的基本概念和公式(1)线速度大小,方向沿圆周的切线方向,时刻变化;(2)角速度,恒定不变量;(3)周期与频率;(4)向心力,总指向圆心,时刻变化,向心加速度,方向与向心力相同;(5)线速度与角速度的关系为,、、、的关系为。

所以在、、中若一个量确定,其余两个量也就确定了,而还和有关。

2. 质点做匀速圆周运动的条件(1)具有一定的速度;(2)受到的合力(向心力)大小不变且方向始终与速度方向垂直。

合力(向心力)与速度始终在一个确定不变的平面内且一定指向圆心。

3. 向心力有关说明向心力是一种效果力。

任何一个力或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力,只要其效果是使物体做圆周运动的,都可以认为是向心力。

做匀速圆周运动的物体,向心力就是物体所受的合力,总是指向圆心;做变速圆周运动的物体,向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力,合外力的另一个分力沿着圆周的切线,使速度大小改变,所以向心力不一定是物体所受的合外力。

(二)解决圆周运动问题的步骤1. 确定研究对象;2. 确定圆心、半径、向心加速度方向;3. 进行受力分析,将各力分解到沿半径方向和垂直于半径方向;4. 根据向心力公式,列牛顿第二定律方程求解。

基本规律:径向合外力提供向心力(三)常见问题及处理要点1. 皮带传动问题例1:如图1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,若在传动过程中,皮带不打滑,则()A. a点与b点的线速度大小相等B. a点与b点的角速度大小相等C. a点与c点的线速度大小相等D. a点与d点的向心加速度大小相等图1解析:皮带不打滑,故a、c两点线速度相等,选C;c点、b点在同一轮轴上角速度相等,半径不同,由,b点与c点线速度不相等,故a与b线速度不等,A错;同样可判定a与c角速度不同,即a与b角速度不同,B错;设a点的线速度为,则a点向心加速度,由,,所以,故,D 正确。

圆周运动知识点

圆周运动知识点

圆周运动知识点圆周运动是物体在一个固定的圆轨道上运动的过程。

它是我们日常生活和科学研究中经常遇到的一种运动形式。

下面将介绍一些与圆周运动相关的知识点。

一、圆周运动的定义和特点圆周运动指的是物体沿着形状为圆的轨道做运动。

它具有以下特点:1. 运动轨道:圆周运动的物体沿着一个固定的圆轨道运动,轨道上的点到圆心的距离是恒定的。

2. 运动速度:圆周运动的物体在轨道上的速度是不断改变的,速度的大小与物体距离圆心的距离相关。

3. 运动加速度:圆周运动的物体具有向圆心的加速度,该加速度的大小与物体速度的平方成反比,与物体距离圆心的距离成正比。

二、角度和弧度的关系在圆周运动中,角度和弧度是常用的单位。

角度度量被广泛应用于日常生活,如时钟的刻度、角度的度量等。

而在物理学和数学中,弧度被广泛采用,因为它可以更准确地描述圆周运动。

弧长是圆周上两点之间的距离,它与圆心角的关系可以用弧度来表示。

弧度是一个无量纲的物理量,定义为圆的弧长等于半径时所对应的角度。

一圆周共有2π弧度的角度,即360度等于2π弧度。

三、圆周运动的速度和加速度计算在圆周运动中,物体的速度和加速度与物体距离圆心的距离和角速度有关。

物体的线速度(V)是指物体在圆周轨道上运动的线速度,它等于物体距圆心的距离(r)与角速度(ω)的乘积,即V = rω。

物体的角速度(ω)是指物体单位时间内绕圆心旋转的角度,它的计算公式为角速度等于角度变化量(Δθ)除以时间间隔(Δt),即ω = Δθ/Δt。

物体的加速度(a)是指物体在圆周运动过程中向圆心加速度的大小,它的计算公式为加速度等于线速度(V)的平方除以物体距圆心的距离(r),即a = V^2/r。

四、离心力和向心力的作用在圆周运动中,离心力和向心力是两个重要的力。

离心力是指物体由于惯性而远离轨道中心的力,是物体离开圆轨道的原因;向心力是使物体朝向轨道中心的力,是物体在圆周运动过程中保持轨道的原因。

离心力(Fc)的大小与物体的质量(m)、线速度(v)和物体距离圆心的距离(r)有关,它的计算公式为F_c = m*v^2/r。

圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲(张晓整理)

圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲(张晓整理)

高中圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲(复习大全)一、基础知识匀速圆周运动问题是学习的难点,也是高考的热点,同时它又容易和很多知识综合在一起,形成能力性很强的题目,如除力学部分外,电学中“粒子在磁场中的运动”涉及的很多问题仍然要用到匀速圆周运动的知识,对匀速圆周运动的学习可重点从两个方面掌握其特点,首先是匀速圆周运动的运动学规律,其次是其动力学规律,现就各部分涉及的典型问题作点滴说明。

匀速圆周运动的加速度、线速度的大小不变,而方向都是时刻变化的,因此匀速圆周运动是典型的变加速曲线运动。

为了描述其运动的特殊性,又引入周期(T)、频率(f)、角速度()等物理量,涉及的物理量及公式较多。

因此,熟练理解、掌握这些概念、公式,并加以灵活选择运用,是我们学习的重点。

1. 匀速圆周运动的基本概念和公式(1)线速度大小,方向沿圆周的切线方向,时刻变化;(2)角速度,恒定不变量;(3)周期与频率;(4)向心力,总指向圆心,时刻变化,向心加速度,方向与向心力相同;(5)线速度与角速度的关系为,、、、的关系为。

所以在、、中若一个量确定,其余两个量也就确定了,而还和有关。

【例1】关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( )A. 线速度不变B. 角速度不变C. 加速度为零D. 周期不变解析:匀速圆周运动的角速度和周期是不变的;线速度的大小不变,但方向时刻变化,故匀速圆周运动的线速度是变化的,加速度不为零,答案为B、D。

【例2】在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A、B两点,如图1所示,过A、B的半径与竖直轴的夹角分别为30°和60°,则A、B两点的线速度之比为 ;向心加速度之比为 。

解析:A、B两点做圆周运动的半径分别为它们的角速度相同,所以线速度之比加速度之比2. 质点做匀速圆周运动的条件(1)具有一定的速度;(2)受到的合力(向心力)大小不变且方向始终与速度方向垂直。

合力(向心力)与速度始终在一个确定不变的平面内且一定指向圆心。

圆周运动知识点总结

圆周运动知识点总结

圆周运动知识点总结一、圆周运动的定义物体沿着圆周的运动称为圆周运动。

在圆周运动中,物体的运动轨迹是一个圆或者一段圆弧。

二、线速度1、定义:物体通过的弧长与所用时间的比值,叫做线速度。

2、公式:\(v =\frac{\Delta s}{\Delta t}\)(\(\Delta s\)表示弧长,\(\Delta t\)表示时间)3、单位:米每秒(m/s)4、物理意义:描述物体沿圆周运动的快慢。

5、线速度是矢量,其方向沿圆周的切线方向。

三、角速度1、定义:连接物体与圆心的半径所转过的角度与所用时间的比值,叫做角速度。

2、公式:\(\omega =\frac{\Delta \theta}{\Delta t}\)(\(\Delta \theta\)表示角度,\(\Delta t\)表示时间)3、单位:弧度每秒(rad/s)4、物理意义:描述物体绕圆心转动的快慢。

四、周期和频率1、周期(T)定义:做圆周运动的物体运动一周所用的时间。

单位:秒(s)公式:\(T =\frac{2\pi r}{v}\)(r 为圆周运动的半径)2、频率(f)定义:单位时间内完成圆周运动的次数。

单位:赫兹(Hz)公式:\(f =\frac{1}{T}\)五、线速度、角速度、周期、频率之间的关系1、\(v =\omega r\)2、\(v =\frac{2\pi r}{T}\)3、\(\omega =\frac{2\pi}{T} = 2\pi f\)六、向心加速度1、定义:做圆周运动的物体,由于速度方向不断改变,必然存在加速度,这个加速度指向圆心,叫做向心加速度。

2、公式:\(a_n =\frac{v^2}{r} =\omega^2 r\)3、方向:始终指向圆心,与线速度方向垂直。

4、物理意义:描述线速度方向变化的快慢。

七、向心力1、定义:做圆周运动的物体所受到的沿着半径指向圆心的合力,叫做向心力。

2、公式:\(F_n = m \frac{v^2}{r} = m\omega^2 r\)3、方向:始终指向圆心,与速度方向垂直。

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高中圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲(复习大全)一、基础知识匀速圆周运动问题是学习的难点,也是高考的热点,同时它又容易和很多知识综合在一起,形成能力性很强的题目,如除力学部分外,电学中“粒子在磁场中的运动”涉及的很多问题仍然要用到匀速圆周运动的知识,对匀速圆周运动的学习可重点从两个方面掌握其特点,首先是匀速圆周运动的运动学规律,其次是其动力学规律,现就各部分涉及的典型问题作点滴说明。

匀速圆周运动的加速度、线速度的大小不变,而方向都是时刻变化的,因此匀速圆周运动是典型的变加速曲线运动。

为了描述其运动的特殊性,又引入周期(T)、频率(f)、角速度(「)等物理量,涉及的物理量及公式较多。

因此,熟练理解、掌握这些概念、公式,并加以灵活选择运用,是我们学习的重点。

1.匀速圆周运动的基本概念和公式s Y?(1)线速度大小:丁,方向沿圆周的切线方向,时刻变化;$ 2开(2)角速度丄「,恒定不变量;T二丄(3)周期与频率.■;2 2 屮二-- =a = — =(4)向心力,,总指向圆心,时刻变化,向心加速度”方向与向心力相同;(5)线速度与角速度的关系为]二了,1'> :」、」、「的关系为2 加r,-v =——二朝二Z测/丁。

所以在也、T、了中若一个量确定,其余两个量也就确定了,而r还和'有关。

【例1】关于匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.线速度不变B. 角速度不变C. 加速度为零D. 周期不变解析:匀速圆周运动的角速度和周期是不变的;线速度的大小不变,但方向时刻变化,故匀速圆周运动的线速度是变化的,加速度不为零,答案为B、D。

【例2】在绕竖直轴匀速转动的圆环上有 A 、B 两点,如图1所示,过A 、B 的半径 与竖直轴的夹角分别为30°和60 °,则A 、B 两点的线速度之比为 ;向心加速度之比为。

7寻3A■30°60_ BO解析:A 、B 两点做圆周运动的半径分别为V A 5,:13--- -- ------ -- --- -- -------- -----它们的角速度相同,所以线速度之比V BrB 33aA加速度之比aB2. 质点做匀速圆周运动的条件 (1) 具有一定的速度;(2) 受到的合力(向心力)大小不变且方向始终与速度方向垂直。

合力(向心力) 与速度始终在一个确定不变的平面内且一定指向圆心。

3. 向心力有关说明向心力是一种效果力。

任何一个力或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力, 只要其效果是使物体做圆周运动的,都可以认为是向心力。

做匀速圆周运动的物体, 所需向心力就是该物体受的合外力,总是指向圆心;而做变速圆周运动的物体,所需 向心力则是该物体受的合外力在指向圆心方向的分力,合外力的另一个分力沿着圆周的切线,使速度大小改变,所以向心力不一定是物体所受的合外力。

因此,解答圆周 运动的基本思路是:先分析物体的受力情况,然后把物体受的各外力沿指向圆心(即 沿半径)方向与沿切线方向正交分解,最后用沿指向圆心的合外力等于向心力,即F m — =尺列方程求解做答。

、解决圆周运动问题的步骤r A = Rsin30' ^-R2中二 Rsin 601.确定研究对象;2.确定圆心、半径、向心加速度方向;3.进行受力分析,将各力分解到沿半径方向和垂直于半径方向;4.根据向心力公式,列牛顿第二定律方程求解。

基本规律:径向合外力提供向心力I 若是匀速圆周运动,则有2 小V 2 , 2 愿 2=m mr mr( ) r T三、典型情景受力分析方向始终指向圆心F 向=G+F支F向=6时恰好到达最高点竖直面轨道F向=G-F支F 向=F 支-G 四、常见问题和处理方法 1. 皮带传动问题【例3】 如图2所示,a 、b 两轮靠皮带传动,A 、B 分别为两轮边缘上的点,C 与A 同在a 轮上,已知rA =2「B ,°C 二rB ,在传动时,皮带不打滑。

求:解析:A 、C 两点在同一皮带轮上,它们的角速度相等,即 ’A-,c,由于皮带不打滑,所以A B 两点的线速度大小相等,即VA =VB。

F 向=F 支-G 向=F 支+G向=G-F 支(2)V C : V B(3)a C :a B绳(竖直面)▼G(1) C ・ B(3)点评:共轴转动的物体上各点的角速度相同,不打滑的皮带传动的两轮边缘上各点线速度大小相等,这样通过“角速度”或“线速度”将比较“遥远”的两个质点的 运动学特点联系在一起。

【例4】如图所示,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,若在传动过程中,皮带不打滑, 则( )解析:皮带不打滑,故a 、c 两点线速度相等,选C ; c 点、b 点在同一轮轴上角 速度相等,半径不同,由,b 点与c 点线速度不相等,故a 与b 线速度不等,A 错;同样可判定a 与c 角速度不同,即a 与b 角速度不同,B 错;设a 点的线速度v 3为「,则a 点向心加速度’=.,由,八」,气 心,所以「話 故^一 V, D 正确。

本题正确答案C 、D 。

点评:处理皮带问题的要点为:皮带(链条)上各点以及两轮边缘上各点的线速 度大小相等,同一轮上各点的角速度相同。

2. 水平面内的圆周运动-'C(1) 根据V cr c r BV Ba cVc ■A. a 点与b 点的线速度大小相等B. a 点与b 点的角速度大小相等C. a 点与c 点的线速度大小相等D. a 点与d 点的向心加速度大小相等转盘:物体在转盘上随转盘一起做匀速圆周运动,物体与转盘间分无绳和有绳两 种情况。

无绳时由静摩擦力提供向心力;有绳要考虑临界条件。

例2:如图 所示,水平转盘上放有质量为 m 的物体,当物块到转轴的距离为r 时,连接物块和转轴的绳刚好被拉直(绳上张力为零)。

物体和转盘间的最大静摩擦 力是其正压力的门倍。

求:解析:设转动过程中物体与盘间恰好达到最大静摩擦力时转动的角速度为则物与盘产生的摩擦力还未达到最大静摩擦力,细绳的拉力仍为 0,即 鬲二0迫、—J — >斑(2)因为’」F ,所以物体所需向心力大于物与盘间的最大静摩擦力, 则细绳将对物体施加拉力,由牛顿第二定律得 二-'“1<,解得F n =缪732(1)当转盘的角速度1- ■-时,细绳的拉力则严陀二机亦,解得(1)因为,所以物体所需向心力小于物与盘间的最大摩擦力, (2)当转盘的角速度叭=点评:当转盘转动角速度」'■;j时,物体有绳相连和无绳连接是一样的,此时物体做圆周运动的向心力是由物体与圆台间的静摩擦力提供的,求出见,「I是物体相对圆台运动的临界值,这个最大角速度「I与物体的质量无关,仅取决于"和r。

这一结论同样适用于汽车在平路上转弯。

圆锥摆:圆锥摆是运动轨迹在水平面内的一种典型的匀速圆周运动。

其特点是由物体所受的重力与弹力的合力充当向心力,向心力的方向水平。

也可以说是其中弹力(或拉力)的水平分力提供向心力(弹力的竖直分力和重力互为平衡力)。

【例5】小球在半径为R的光滑半球内做水平面内的匀速圆周运动,试分析图中的J (小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角)与线速度V、周期T的关系。

(小球的半径远小于R)。

解析:小球做匀速圆周运动的圆心在和小球等高的水平面上(不在半球的球心),向心力F是重力G和支持力二的合力,所以重力和支持力的合力方向必然水平。

女口可见,■越大(即轨迹所在平面越高),v越大,T越小。

点评:本题的分析方法和结论同样适用于火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等在水平面内的匀速圆周运动的问题。

共同点是由重力和弹力的合力提供向心力,向心力方向水平。

【例6】如下图所示,两绳系一质量为m=0.1kg的小球,上面绳长L=2m两端都拉直时与轴的夹角分别为30°与45°,问球的角速度在什么范围内,两绳始终张紧;当角速度为3rad/s时,上、下两绳拉力分别为多大?can p =------图3所示有_解析:①当角速度…很小时,AC和BC与轴的夹角都很小,BC并不张紧。

当…逐渐增大,BC刚被拉直(这是一个临界状态),但BC绳中的张力仍然为零,设这时的角速度为■-,则有T AC COS^O^ - mg T AC sin30°30°将已知条件代入上式解得②当角速度继续增大时-「减小,-」增大。

设角速度达到时,「“-"(这又是一个临界状态),则有T EC cos454 - mg T EC sin 45°30°将已知条件代入上式解得'h 11所以当①满足34rad/s<^<3.1drad/s时,AC BC两绳始终张紧。

本题所给条件f- 1 '■:,此时两绳拉力「都存在。

T AC sin 30°+ T E I:sin 45°^ m£U2Lsin 30°T献cos30°+T EC COS45°= mg点评:解题时注意圆心的位置(半径的大小)如果一5八时,一,则AC与轴的夹角小于1 如果—二心汀「,:一“,贝U BC与轴的夹角大于45°3.竖直面内的圆周运动竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及题型分类如下:将数据代入上面两式解得T AC=027N T EC=1.09NC解析:小球所需向心力向下,本题中也可能向下。

mg- F -- ------ (1若F向上,贝U _'ing + F - ------ (2若F向下,贝U _F -2 ,所以弹力的方向可能向上这类问题的特点是:由于机械能守恒,物体做圆周运动的速率时刻在改变,所以物体在最高点处的速率最小,在最低点处的速率最大。

物体在最低点处向心力向上,而重力向下,所以弹力必然向上且大于重力;而在最高点处,向心力向下,重力也向下,所以弹力的方向就不能确定了,要分三种情况进行讨论。

(1弹力只可能向下,如绳拉球。

这种情况下有-■' • J ,否则不能通过最高点;tng - r =< mg (2弹力只可能向上,如车过桥。

在这种情况下有「,…二」疝,否则车将离开桥面,做平抛运动;(3)弹力既可能向上又可能向下,如管内转(或杆连球、环穿珠)。

这种情况下,速度大小v可以取任意值。

但可以进一步讨论:a.当宀、亠时物体受到的弹力必然是向下的;当z时物体受到的弹力必然是向上的;当.■-时物体受到的弹力恰好为零。

b.当弹力大小『•「匸时,向心力有两解;当弹力大小『"V时,向心力只有一解厂匸二;当弹力时,向心力等于零,这也是物体恰能过最高点的临界条件。

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