大学物理-圆周运动概要
圆周运动知识点总结
圆周运动知识点总结圆周运动是指物体绕着一个固定的轴进行连续的旋转运动。
这种运动有很多实际应用，比如地球围绕太阳的公转、轮胎在车辆运行时的自转等。
下面是关于圆周运动的一些知识点总结：1. 圆周运动的基本概念：圆周运动是指物体绕着一个固定轴进行旋转运动。
在圆周运动中，旋转轴是圆的直径，被旋转的物体被称为转动物体。
2. 半径和直径：在圆周运动中，圆的半径是从圆心到圆上任意一点的距离，而直径是通过圆心的一条线段，它等于半径的两倍。
3. 弧长和扇形面积：在圆周运动中，弧长是沿着圆的圆周长度，它可以通过半径和角度来计算；扇形面积是圆周内的一部分，它可以通过半径和角度来计算。
4. 角度和弧度：在圆周运动中，角度是圆周上的一部分，它可以通过弧长和半径来计算；而弧度是角度和半径之间的比值，它是衡量角度大小的标准单位。
5. 角速度和角加速度：在圆周运动中，角速度表示单位时间内角度的改变量，常用单位是弧度/秒；而角加速度表示角速度的变化率，常用单位是弧度/秒²。
6. 牛顿第二定律：在圆周运动中，根据牛顿第二定律，物体所受的向心力等于质量乘以加速度。
向心力的大小可以通过物体的质量、角速度和半径来计算。
7. 向心力和离心力：在圆周运动中，向心力是物体沿着圆周方向的合力，它的大小等于质量乘以向心加速度；而离心力是物体沿着圆心指向圆周外侧的力，它的大小等于质量乘以离心加速度。
8. 向心加速度和离心加速度：在圆周运动中，向心加速度是物体在圆周运动过程中沿圆心指向的加速度，它的大小等于速度的平方除以半径；而离心加速度是物体在圆周运动过程中与圆周方向垂直的加速度，它的大小等于速度的平方除以半径。
9. 中心力和非中心力：在圆周运动中，中心力是物体运动轨迹上的向心力，它的方向指向圆心；而非中心力是物体运动轨迹上的离心力，它的方向与圆心相反。
10. 圆周运动的应用：圆周运动有很多实际应用，比如地球围绕太阳的公转导致地球季节的变化，轮胎在车辆运行时的自转导致车辆行驶方向的变化等。
大学物理102 第一章第二节 圆周运动
• 速度与角速度的矢量关系式
dr dθ r dθ v dt dt dt 大小 v r (标量式) 方向
k r ω r ω r (由右手法则确定)
• 加速度与角加速度的矢量关系式
dr dv d(ω r ) dω a r ω β r ω v dt dt dt dt ω 第一项 r aτ 大小 a r
解：
本题涉及：
风、地、车上人
V风对人 V风对地 V地对人
西
★人感到风是从西北方向吹来
北
y
东
x
V风对人
南
例3 一个带篷子的卡车，篷高为h=2 m ，当它停在马路边时， 雨滴可落入车内达 d=1 m ，而当它以15 km/h 的速率运动 时，雨滴恰好不能落入车中。 求 雨滴的速度矢量。
v K 2 2 4 s 3 t Rt
2
当t 0.5s v R 4 Rt
2
4t
2
dv 2 a 8 Rt 8 . 0 ( m/s ) v 4 Rt 2.0(m/s) τ dt v2 2 2 2 2 an 2.0(m/s ) a an a 8.25(m/s ) R an arctan( ) 13.6 a
解 根据速度变换定理
va vr ve
ve
h
d
va
画出矢量图
h arctan 63.4 d
ve 15 va 33.5km/h 9.3 m/s cos α cos
2. 适当画出矢量图，有助于分析问题。
大学物理-圆周运动
圆周运动是曲线运动的一个重要特例 圆周运动中质点的速度的大小和方向都在改变
存在两个加速度
法向加速度（速度方向变化引起） 用 an 表示 切向加速度（速度大小变化引起） 用 at 表示
一．匀速率圆周运动
质点作匀速率圆周运动时，速
度大小不变，方向改变，只有 法向加速度用 an
a
a
lim v lim sv
解：v dS / dt b ct
a dv / dt c t
a b ct2 / R n
根据题意： at= an
c b ct2 / R
t Rb cc
三、一般曲线运动
总加速度
a
a
n
a
t
v2 R
e
n
dv
dt
e
t
用曲率半径 代替R
在曲线上某一点找到一个 和它内切的半径最大的圆， 这个圆的半径就定义为曲 率半径。
v vn vt
lim
vn
lim
v t
t t 0
t t 0
a a
n
t
法向加速度
an
v2 RΒιβλιοθήκη v2 v1or
v vt v2vn v1
切向加速度
at
lim vt t vt
t 0
t
dv dt
a t 大小
at
dv dt
a t 方向
v 当 v2 v1 时, a t 与 方向一致
v2 v1
o
r
v 当 v2 v1 时, a t 与 方向相反
总加速度
aa a
n
t
v2
e
dv
e
R n dt t
圆周运动的基本概念
圆周运动的基本概念圆周运动是物体在绕定点旋转的过程中所描述的运动形式。
在这种运动中，物体沿着一个固定的轨道以相同的速度绕圆心旋转。
下面将详细介绍圆周运动的基本概念。
一、圆周运动的定义圆周运动是指一个物体围绕一个固定轴进行的运动，该物体在运动过程中保持相对于轴点的距离恒定。
二、圆周运动的特征1. 轨道形状：圆周运动的轨道为一个圆，物体在圆形轨道上做匀速运动。
2. 运动方向：物体的运动方向始终与径向方向（从物体到旋转中心的方向）垂直。
3. 周期与频率：圆周运动的周期是指物体完成一次完整运动所需要的时间，频率则是指单位时间内物体完成的运动次数。
三、圆周运动的相关参数1. 半径：圆周运动的轨道是一个圆，半径表示物体离圆心的距离。
2. 角速度：角速度是指物体单位时间内绕圆心转过的角度，通常用弧度/秒（rad/s）表示。
3. 线速度：线速度是指物体的运动速度，即物体单位时间内沿圆周轨道走过的线段长度。
线速度与角速度之间存在简单的线性关系。
四、保持物体做圆周运动的力1. 向心力：向心力是指使物体保持圆周运动的力，它的方向指向圆心。
向心力的大小与物体的质量和半径成正比，与物体的角速度的平方成正比。
2. 引力：在地球表面上的物体做圆周运动时，向心力来自于重力，这种运动被称为圆周运动。
五、惯性力与非惯性力1. 惯性力：在物体做圆周运动时，如果观察者位于物体上，则观察者会感受到一个与运动方向相反的离心力，这个力被称为惯性力。
2. 非惯性力：在物体做圆周运动时，观察者所处坐标系受到了加速度，因此需要引入一个与观察者加速度相反的力来平衡，这个力被称为非惯性力。
六、应用场景圆周运动广泛应用于各个领域，如天体运动、车辆转弯、行星公转等。
在机械工程中，圆周运动的概念和原理被广泛应用于传动系统和转动部件的设计与分析。
总结：圆周运动是物体围绕一个固定轴进行的运动形式，具有固定轨道形状、垂直的运动方向以及周期和频率等特征。
物体在圆周运动中保持相对于轴点的距离恒定，而向心力起到了保持物体做圆周运动的作用。
圆周运动知识点总结
圆周运动知识点总结圆周运动是指物体沿定轴匀速运动的一种运动形式。
下面对圆周运动的知识点进行总结。
1.圆周运动的定义圆周运动是指物体以其中一点为轴心，在平面内以圆周运动的一种运动形式。
它是一种二维的运动，也被称为平面运动。
2.圆周运动的要素圆周运动包括轴心、半径、角速度、角位移、角加速度等要素。
-轴心：圆周运动的轴心是指物体围绕其旋转的轴线。
在圆周运动中，轴心可以是固定的，也可以是在运动中变化的。
-半径：圆周运动的半径是指从轴心到物体所在位置的距离。
在运动过程中，半径可以保持不变，也可以发生变化。
-角速度：角速度表示物体在单位时间内绕轴心转过的角度。
通常用符号ω表示，其单位是弧度/秒。
-角位移：角位移表示物体从一个位置到另一个位置所转过的角度。
通常用符号θ表示，其单位是弧度。
-角加速度：角加速度表示角速度的变化率。
通常用符号α表示，其单位是弧度/秒^23.圆周运动的描述方法圆周运动可以通过角度和弧长来描述。
-角度：角度是描述物体旋转角度的单位。
一周的角度为360度，一个弧度等于180度/π。
圆周运动的角位移和角速度都是用角度表示的。
-弧长：弧长是物体沿圆周运动所走过的路径的长度。
弧长与角度之间存在着一一对应的关系，可以根据圆周的半径和角度计算得到。
4.圆周运动的速度和加速度在圆周运动中，物体具有切向速度和径向速度，同时也具有切向加速度和径向加速度。
-切向速度：切向速度是物体在圆周运动过程中与圆周切线方向相切的速度分量。
切向速度与角速度之间存在着一一对应的关系，切向速度等于角速度乘以半径。
-径向速度：径向速度是物体在圆周运动过程中沿半径方向的速度分量。
很明显，径向速度等于零。
-切向加速度：切向加速度是物体在圆周运动过程中与圆周切线方向相切的加速度分量。
切向加速度与角加速度之间存在着一一对应的关系，切向加速度等于半径乘以角加速度。
-径向加速度：径向加速度是物体在圆周运动过程中沿半径方向的加速度分量。
很明显，径向加速度不为零。
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。
圆周运动的基本知识
圆周运动的基本知识圆周运动是物体沿着一个圆形轨道做匀速运动的过程。
它在物理学中具有重要的地位，并且在许多实际应用中都有广泛的应用。
本文将从圆周运动的定义、特性以及相关公式等方面进行探讨，以帮助读者更好地理解圆周运动的基本知识。
一、圆周运动的定义圆周运动是指物体在一个固定圆周轨道上做匀速运动的过程。
在圆周运动中，物体围绕圆心O做运动，轨迹形成一个圆形。
这个圆形的半径称为圆周运动的半径，记作R。
物体从起始点开始，经过一定时间后回到起始点，完成一个完整的圆周运动。
二、圆周运动的特性1. 圆周运动的速度恒定：圆周运动的速度在整个运动过程中保持不变。
物体沿着圆周轨道匀速运动，其速度大小始终保持不变。
2. 圆周运动的加速度始终指向圆心：在圆周运动中，物体的运动方向发生改变，因此存在加速度。
这个加速度的方向始终指向圆心，与物体在圆周轨道上的位置有关。
3. 圆周运动的周期：圆周运动的周期是指物体完成一个完整圆周运动所需要的时间。
圆周运动的周期与物体的速度和圆周的半径有关，可以用公式T=2πR/v来表示，其中T表示周期，π表示圆周率，R表示半径，v表示速度。
三、圆周运动的相关公式1. 圆周运动的速度公式：圆周运动的速度可以用公式v=2πR/T表示，其中v表示速度，R表示半径，T表示周期。
根据这个公式，我们可以通过已知半径和周期来计算圆周运动的速度。
2. 圆周运动的加速度公式：圆周运动的加速度可以用公式a=v²/R表示，其中a表示加速度，v表示速度，R表示半径。
根据这个公式，我们可以通过已知速度和半径来计算圆周运动的加速度。
3. 圆周运动的向心力公式：在圆周运动中，物体受到的向心力也是非常重要的。
向心力可以用公式F=mv²/R表示，其中F表示向心力，m表示物体的质量，v表示速度，R表示半径。
根据这个公式，我们可以通过已知质量、速度和半径来计算圆周运动的向心力。
四、圆周运动的应用1. 行星绕太阳的圆周运动：根据万有引力定律，行星绕太阳做圆周运动。
物理圆周运动总结归纳
物理圆周运动总结归纳物理学中，圆周运动是一个重要的概念。
它涉及到物体在一个固定半径的圆形轨道上运动的问题。
在本文中，我们将对物理圆周运动进行总结归纳，探讨其相关理论和应用。
一、基本概念圆周运动是指物体在固定半径的圆形轨道上运动，维持在此轨道上的力称为向心力。
向心力的大小与物体质量成正比，与物体的速度的平方成正比，与物体运动半径的倒数成正比。
圆周运动的速度大小恒定，而速度的方向则始终朝向圆心。
同时，圆周运动还存在一个与速度大小相对的概念，即角速度。
二、角速度与角加速度角速度是描述物体在圆周运动中旋转快慢的物理量。
它的大小等于物体绕圆心转动的角度的变化率。
使用符号ω表示，单位为弧度/秒。
公式为：ω = Δθ / Δt其中，Δθ是物体绕圆心转动的角度变化量，Δt是时间的变化量。
角加速度则是描述物体在圆周运动中转速变化的物理量。
它的大小等于角速度随时间的变化率。
使用符号α表示，单位为弧度/二次方秒。
公式为：α = Δω / Δt三、牛顿第二定律在圆周运动中的应用牛顿第二定律是物理学中最基本的定律之一，它在圆周运动中也有重要的应用。
当物体受到向心力作用时，可以利用牛顿第二定律来推导物体的运动方程。
假设质量为m的物体在半径为r的圆形轨道上运动，并受到向心力F_c的作用。
根据牛顿第二定律，物体的向心加速度a_c与向心力的关系为：F_c = m * a_c由于向心加速度与角加速度之间存在关联，可以推导出物体在圆周运动中的运动方程为：a_c = r * α将上述两个等式结合，可以得到：F_c = m * r * α四、应用领域1. 行星公转行星公转是天体运动中的一种圆周运动。
行星沿着围绕恒星的轨道运动，即围绕一个公共圆心进行圆周运动。
该应用领域研究行星的轨道、速度以及力学规律，对于了解天体运动和星际空间探索具有重要的意义。
2. 粒子加速器粒子加速器是一种利用电磁场加速高能粒子的装置，广泛应用于粒子物理学和核物理学领域。
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1、自然坐标系 把坐标建立在运动轨迹上的坐标系统 从原点 O到轨迹曲线上任 意一点P的弧长定义为P点的 自然坐标 S。
s
v s • O
en
P
•
e
L
切向坐标轴沿质点前进方向的切向为正，单位 矢量为 e ，法向坐标轴沿轨迹的法向凹侧为正， 单位矢量为 en
r r r a 14.4 24 e 2.4 2en r r 230.4e 4.8en
t = 2s 时，质点的加速度
例2 设有一个质点作半径为 r 的圆周运动.质点沿圆周 运动所经历的路程与时间的关系为s = bt2/2,并设b 为一 常量,求:（1）此质点在某一时刻的速率;（2）法向加速 度和切向加速度的大小;（3）总加速度. ds d 1 2 ( bt ) bt 解 : （ 1） v dt dt 2 2 2
dv （A） dt
2 d v v （C） dt R
（B）
v2 R
dv 2 v 2 2 （D） ( ) ( ) dt R
二 圆周运动的角量描述
1 圆周运动的角量描述
r C
角坐标 (t ) 角位移
规定逆时针为正
y
B
r
o
A
x
平均角速度 t 角速度 d -1 单位： rad· s lim t 0 t dt 平均角加速度 y B
讨论3 下列说法正确的是（ ）
（1）匀变速运动必定是直线运动 （2）在曲线运动中，速度的法向分量恒为0 （3）在圆周运动中，加速度方向总指向圆心 （4）加速度为负，质点必做减速运动 （5）切向加速度反映速度大小的变化，法向 加速度反映速度方向的变化 答案：（2）（5）
讨 论4 例 质点作半径为R的变速圆周运动的加速度 大小为
2
讨 论2
对于作曲线运动的物体，以下几种说法中哪一种是 正确的：
（A）切向加速度必不为零 （B）法向加速度必不为零（拐点处除外） （C）由于速度沿切线方向，法向分速度必为 零，因此法向加速度必为零 （D）若物体作
a 为常矢量，它一定作匀
4
t = 2s 时，质点的切向加速度和法向加速度的大小;
an 14.4t 14.4 2 230.4(m/s )
4 4 2
aτ 2.4t 2.4 2 4.8(m/s )
2
(2)任意时刻，质点的加速度 r r
r r r 2 a a e an en r e r en r r r r 2 4 r e r en 14.4t e 2.4ten
1
a a
2
2 n
x
切向加速度(速度大小变化) 法向加速度(速度方向变化)
dv a e dt2 v an en r
利用自然坐标, 一切运动可以 根据切向、法向加速度来分类：
a
an
a n= 0 a n= 0 an 0 an 0
a t= 0 at 0 at = 0 at 0
a dv r dt
v 2 an v r r
2
例1一质点作半径为0.1m 的圆周运动，已知运动学方程为
2 4t (rad)
3
求 (1) t = 2s 时，质点的切向加速度和法向加速度的大小; (2) t = 2s 时，质点的加速度。 解 (1)由运动学方程可得角速度和角加速度
d d 3 2 (2 4t ) 12t dt dt d d 2 (12t ) 24t dt dt
2 2 4
任意时刻，质点的切向加速度和法向加速度的大小
an rω r (12t ) 144rt 14.4t aτ r 24rt 2.4t
方向
d
dv v2 : O P点处轨道的曲率半径 a a e a en en e n dt aτ P v • an 2 2 a aτ an , tanθ an aτ a
① 直线运动
an 0
速度方向不变
2、自然坐标系中的位置的表示 质点的位置： 用坐标 S 表示 运动学方程
s
s s (t )
v s • O s en
P
e
Q
L
3、自然坐标系中的速度的表示
ds v e ve dt
ds v dt
d dv dv de a (ve ) e v dt dt dt dt
匀速直线运动 变速直线运动 匀速曲线运动
a
a与a
的夹角
变速曲线运动
an tan a
讨论1 抛体运动过程中的曲率半径？ 如B 点
y
A
B
aτ 0 , an gj , an g
v0
vB v0 cos e
2
O
x
C
(v0 cos ) vB B an g
dv v2 a , an dt R
②匀速率圆周运动
v a 0, an 恒量 r
2
③一般圆周运动加速度
dv v a a an e en dt r
2
y
a
o
an
v
a
e
A en
大小 a
a n 方向 θ tan a
t
2
角加速度
d d lim 2 t 0 t dt dt
单位：rad· s-2
r
o
e
A
x
角量与线量的关系 速度与角速度的关系
Q
s r
s dθ v lim r rω dt t 0 t
o
r
s
P
x( 极轴)
加速度与角速度和角加速度的关系
2 dv v e + en dt
4、自然坐标系中的加速度的表示
a an n
a e an en
dv 切向加速度 a dt
法向加速度
2
反映速度大小的变化
v
P
Q
v dv
v an n 反映速度方向的变化