物理中圆周运动的多解性问题

合集下载

高中物理生活中的圆周运动技巧小结及练习题含解析

高中物理生活中的圆周运动技巧小结及练习题含解析

高中物理生活中的圆周运动技巧小结及练习题含解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1.如图所示,竖直圆形轨道固定在木板B 上,木板B 固定在水平地面上,一个质量为3m 小球A 静止在木板B 上圆形轨道的左侧.一质量为m 的子弹以速度v 0水平射入小球并停留在其中,小球向右运动进入圆形轨道后,会在圆形轨道内侧做圆周运动.圆形轨道半径为R ,木板B 和圆形轨道总质量为12m ,重力加速度为g ,不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力.求:(1)子弹射入小球的过程中产生的内能;(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时,木板对水平面的压力;(3)为保证小球不脱离圆形轨道,且木板不会在竖直方向上跳起,求子弹速度的范围.【答案】(1)2038mv (2) 2164mv mg R+(3)042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤【解析】本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题. (1)子弹射入小球的过程,由动量守恒定律得:01(3)mv m m v =+ 由能量守恒定律得:220111422Q mv mv =-⨯ 代入数值解得:2038Q mv =(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时,以小球为研究对象,由牛顿第二定律和向心力公式得211(3)(3)m m v F m m g R+-+=以木板为对象受力分析得2112F mg F =+ 根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F 2木板对水平面的压力的大小202164mv F mg R=+(3)小球不脱离圆形轨有两种可能性:①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R由机械能守恒定律得:()()211332m m v m m gR +≤+解得:042v gR ≤②若小球能通过圆形轨道的最高点小球能通过最高点有:22(3)(3)m m v m m g R++≤由机械能守恒定律得:221211(3)2(3)(3)22m m v m m gR m m v +=+++ 代入数值解得:045v gR ≥要使木板不会在竖直方向上跳起,木板对球的压力:312F mg ≤在最高点有:233(3)(3)m m v F m m g R+++=由机械能守恒定律得:221311(3)2(3)(3)22m m v m m gR m m v +=+++ 解得:082v gR ≤综上所述为保证小球不脱离圆形轨道,且木板不会在竖直方向上跳起,子弹速度的范围是042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤2.如图所示,半径为R 的四分之三圆周轨道固定在竖直平面内,O 为圆轨道的圆心,D 为圆轨道的最高点,圆轨道内壁光滑,圆轨道右侧的水平面BC 与圆心等高.质量为m 的小球从离B 点高度为h 处(332R h R ≤≤)的A 点由静止开始下落,从B 点进入圆轨道,重力加速度为g ).(1)小球能否到达D 点?试通过计算说明; (2)求小球在最高点对轨道的压力范围;(3)通过计算说明小球从D 点飞出后能否落在水平面BC 上,若能,求落点与B 点水平距离d 的范围.【答案】(1)小球能到达D 点;(2)03F mg ≤'≤;(3)()()21221R d R ≤≤【解析】 【分析】【详解】(1)当小球刚好通过最高点时应有:2Dmv mg R =由机械能守恒可得:()22Dmv mg h R -=联立解得32h R =,因为h 的取值范围为332R h R ≤≤,小球能到达D 点; (2)设小球在D 点受到的压力为F ,则2Dmv F mg R ='+ ()22Dmv mg h R ='- 联立并结合h 的取值范围332R h R ≤≤解得:03F mg ≤≤ 据牛顿第三定律得小球在最高点对轨道的压力范围为:03F mg ≤'≤(3)由(1)知在最高点D 速度至少为min D v =此时小球飞离D 后平抛,有:212R gt =min min D x v t =联立解得min x R =>,故能落在水平面BC 上,当小球在最高点对轨道的压力为3mg 时,有:2max 3Dv mg mg m R+=解得max D v =小球飞离D 后平抛212R gt =', max max D x v t ='联立解得max x =故落点与B 点水平距离d 的范围为:)()11R d R ≤≤3.光滑水平面AB 与一光滑半圆形轨道在B 点相连,轨道位于竖直面内,其半径为R ,一个质量为m 的物块静止在水平面上,现向左推物块使其压紧弹簧,然后放手,物块在弹力作用下获得一速度,当它经B 点进入半圆形轨道瞬间,对轨道的压力为其重力的9倍,之后向上运动经C 点再落回到水平面,重力加速度为g .求:(1)弹簧弹力对物块做的功;(2)物块离开C点后,再落回到水平面上时距B点的距离;(3)再次左推物块压紧弹簧,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则弹簧弹性势能的取值范围为多少?【答案】(1)(2)4R(3)或【解析】【详解】(1)由动能定理得W=在B点由牛顿第二定律得:9mg-mg=m解得W=4mgR(2)设物块经C点落回到水平面上时距B点的距离为S,用时为t,由平抛规律知S=v c t2R=gt2从B到C由动能定理得联立知,S= 4 R(3)假设弹簧弹性势能为EP,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则物块可能在圆轨道的上升高度不超过半圆轨道的中点,则由机械能守恒定律知EP≤mgR若物块刚好通过C点,则物块从B到C由动能定理得物块在C点时mg=m则联立知:EP≥mgR.综上所述,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则弹簧弹性势能的取值范围为EP≤mgR 或 EP≥mgR .4.如图所示,水平传送带AB 长L=4m ,以v 0=3m/s 的速度顺时针转动,半径为R=0.5m 的光滑半圆轨道BCD 与传动带平滑相接于B 点,将质量为m=1kg 的小滑块轻轻放在传送带的左端.已,知小滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.3,取g=10m/s 2,求:(1)滑块滑到B 点时对半圆轨道的压力大小;(2)若要使滑块能滑到半圆轨道的最高点,滑块在传送带最左端的初速度最少为多大. 【答案】(1)28N.(2)7m/s 【解析】 【分析】(1)物块在传送带上先加速运动,后匀速,根据牛顿第二定律求解在B 点时对轨道的压力;(2)滑块到达最高点时的临界条件是重力等于向心力,从而求解到达D 点的临界速度,根据机械能守恒定律求解在B 点的速度;根据牛顿第二定律和运动公式求解A 点的初速度. 【详解】(1)滑块在传送带上运动的加速度为a=μg=3m/s 2;则加速到与传送带共速的时间01v t s a == 运动的距离:211.52x at m ==, 以后物块随传送带匀速运动到B 点,到达B 点时,由牛顿第二定律:2v F mg m R-= 解得F=28N ,即滑块滑到B 点时对半圆轨道的压力大小28N.(2)若要使滑块能滑到半圆轨道的最高点,则在最高点的速度满足:mg=m 2Dv R解得v D 5; 由B 到D ,由动能定理:2211222B D mv mv mg R =+⋅ 解得v B =5m/s>v 0可见,滑块从左端到右端做减速运动,加速度为a=3m/s 2,根据v B 2=v A 2-2aL 解得v A =7m/s5.如图所示,一半径r =0.2 m 的1/4光滑圆弧形槽底端B 与水平传送带相接,传送带的运行速度为v 0=4 m/s ,长为L =1.25 m ,滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,DEF 为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空方形细管,EF 段被弯成以O 为圆心、半径R =0.25 m的一小段圆弧,管的D 端弯成与水平传带C 端平滑相接,O 点位于地面,OF 连线竖直.一质量为M =0.2 kg 的物块a 从圆弧顶端A 点无初速滑下,滑到传送带上后做匀加速运动,过后滑块被传送带送入管DEF ,已知a 物块可视为质点,a 横截面略小于管中空部分的横截面,重力加速度g 取10 m/s 2.求:(1)滑块a 到达底端B 时的速度大小v B ; (2)滑块a 刚到达管顶F 点时对管壁的压力. 【答案】(1)2/B v m s = (2) 1.2N F N = 【解析】试题分析:(1)设滑块到达B 点的速度为v B ,由机械能守恒定律,有21g 2B M r Mv = 解得:v B =2m/s(2)滑块在传送带上做匀加速运动,受到传送带对它的滑动摩擦力, 由牛顿第二定律μMg =Ma滑块对地位移为L ,末速度为v C ,设滑块在传送带上一直加速 由速度位移关系式2Al=v C 2-v B 2得v C =3m/s<4m/s ,可知滑块与传送带未达共速 ,滑块从C 至F ,由机械能守恒定律,有221122C F Mv MgR Mv =+ 得v F =2m/s在F 处由牛顿第二定律2g FN v M F M R+=得F N =1.2N 由牛顿第三定律得管上壁受压力为1.2N, 压力方向竖直向上 考点:机械能守恒定律;牛顿第二定律【名师点睛】物块下滑和上滑时机械能守恒,物块在传送带上运动时,受摩擦力作用,根据运动学公式分析滑块通过传送带时的速度,注意物块在传送带上的速度分析.6.如图所示,长为3l 的不可伸长的轻绳,穿过一长为l 的竖直轻质细管,两端分别拴着质量为m 、2m 的小球A 和小物块B ,开始时B 静止在细管正下方的水平地面上。

带电粒子在磁场中运动的多解问题

带电粒子在磁场中运动的多解问题

内) 侧中点处有一质量为m,电荷量为e的静止电子,经
过M、N间电压为U的电场加速后射入圆筒,在圆筒壁
上碰撞n次后,恰好沿原路返回到出发点。(不考虑重
力,设碰撞过程中无动能损失)求:
⑴电子到达小孔S时的速度大小;
⑵电子第一次到达S所需要的时间; ⑶电子第一次返回出发点所需的时间。
OR
NS M me
解:⑴ 设加速后获得的速度为v ,根据
当粒子从左边射出时, 若运动轨迹半径最大,
则其圆心为图中O1点, 半径 r1=d/4。 因由此于粒r子从mq左Bv0边,射所出以必v须0 满r足Bmqr≤,r1。Or11
Bdq 即 v0 4m
l
d/2 v0 乙
当粒子从右边射出时,若运动轨迹半径最小,则其圆
心为图中O2点,半径为r2。由几何关系可得
当减速到v1时,若qv1B=mg f1=0则以v1作匀速运动
Wf=1/2mv02 - 1/2mv12 < I2/2m 所以选项A C D正确。
qv0B qv1B f
mg mg
4. 运动的重复性形成多解 带电粒子在部分是磁场,部分是电场的空间运动时,
运动往往具有重复性,因而形成多解。
例6. 如图所示,在x轴上方有一匀强电场,场强为E,
r22
(r2
d)2 2
l 2,
d l2 r2 4 d
因此粒子从右边射出必须满足的条件是r≥r2
( d 2 4l 2 )qB
即 v0
4dm
所以当
v0
Bdq 4m
O2
r2-d/2 r2
l

v0
(dΒιβλιοθήκη 24l 2 4dm
)qB
时,

专题26圆周运动的运动学分析(解析版)—2023届高三物理一轮复习重难点突破

专题26圆周运动的运动学分析(解析版)—2023届高三物理一轮复习重难点突破

专题26圆周运动的运动学分析考点一描述圆周运动的物理量1.线速度定义式:v =Δs Δt(单位:m/s,Δs 为Δt 时间内通过的弧长如下图)2.角速度定义式:ω=ΔθΔt(单位:rad/s,Δθ为半径在Δt 时间内转过的角度如下图)3.周期(T ):匀速圆周运动的物体沿圆周运动一周所用的时间(单位:s)4.转速(n ):单位时间内物体转过的圈数(单位:r/s、r/min)5.向心加速度:a n =ω2r =v 2r =4π2T2r .6.相互关系:v =ωr v =2πr Tω=2πTT =n1ω=2πn1.下列说法正确的是()A.匀速圆周运动是一种匀速运动B.匀速圆周运动是一种匀变速运动C.匀速圆周运动是一种变加速运动D.物体做圆周运动时,线速度不变【答案】C 【解析】D.物体做圆周运动时,由于线速度的方向时刻改变,故线速度是变化的,D 错误;A.匀速圆周运动线速度大小不变,方向时刻改变,不是匀速运动,A 错误;BC.因为匀速圆周运动的向心加速度时刻改变,故匀速圆周运动不是匀变速运动,是变加速运动,B 错误,C 正确。

2.质点做匀速圆周运动时,下面说法正确的是()A.向心加速度一定与旋转半径成反比,因为=2B.向心加速度一定与角速度成反比,因为an =ω2r C.角速度一定与旋转半径成正比,因为=D.角速度一定与转速成正比,因为ω=2πn【解析】A.根据=2知,线速度相等时,向心加速度才与旋转半径成反比,故A 错误;B.根据=B 2知,半径相等时,向心加速度才与角速度的平方成正比,故B 错误;C.根据=知,当v 一定时,角速度与旋转半径成反比,故C 错误;D.根据=2B 可知,角速度一定与转速成正比,故D 正确。

3.(多选)如图为甲、乙两球做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的关系图线,甲图线为双曲线的一支,乙图线为直线。

由图像可以知道()A.甲球运动时,线速度的大小保持不变B.甲球运动时,角速度的大小保持不变C.乙球运动时,线速度的大小保持不变D.乙球运动时,角速度的大小保持不变【答案】AD 【解析】题图的图线甲中a 与r 成反比,由a =v 2r可知,甲球的线速度大小不变,由v =ωr 可知,随r 的增大,角速度逐渐减小,A 正确,B 错误;题图的图线乙中a 与r 成正比,由a =ω2r 可知,乙球运动的角速度大小不变,由v =ωr 可知,随r 的增大,线速度大小增大,C 错误,D 正确。

圆周运动的多解性问题

圆周运动的多解性问题

圆周运动的多解性问题
圆周运动是物体沿着圆形轨道运动的一种运动形式,它是物理学中的一个重要概念,也是许多现实中的运动现象。

圆周运动的多解性问题是指圆周运动的解决方案有多种,可以根据不同的情况来选择最合适的解决方案。

首先,圆周运动的多解性问题可以从物理学的角度来考虑。

圆周运动的物理学解决方案可以分为动力学和动能学两种。

动力学解决方案是指利用力的作用来改变物体的运动状态,从而实现圆周运动;动能学解决方案是指利用物体的动能来改变物体的运动状态,从而实现圆周运动。

其次,圆周运动的多解性问题也可以从数学的角度来考虑。

数学解决方案可以分为几何学和微积分两种。

几何学解决方案是指利用几何学的方法来求解圆周运动的问题;微积分解决方案是指利用微积分的方法来求解圆周运动的问题。

最后,圆周运动的多解性问题还可以从计算机科学的角度来考虑。

计算机科学解决方案可以分为算法学和计算机图形学两种。

算法学解决方案是指利用算法学的方法来求解圆周运动的问题;计算机图形学解决方案是指利用计算机图形学的方法来求解圆周运动的问题。

总之,圆周运动的多解性问题可以从物理学、数学和计算机科
学三个方面来考虑,每个方面都有不同的解决方案,可以根据实际情况选择最合适的解决方案。

6.1-专题--圆周运动的传动及多解问题-学案--2022-2023学年高一下学期物理人教版

6.1-专题--圆周运动的传动及多解问题-学案--2022-2023学年高一下学期物理人教版

6.1圆周运动(2):圆周运动的传动及多解问题学习目标:1.通过实例分析,掌握处理皮带传动、齿轮传动问题的方法。

2.通过实例分析,掌握处理同轴传动问题的基本方法。

3.通过实例分析,掌握圆周运动的周期性和多解性。

情景导入我们都骑过自行车,但你注意过这个问题吗:快速转动自行车车轮,你可以看清轮轴附近的一段辐条,但你能看清轮圈附近的辐条吗?怎样解释这种现象?合作探究、自主学习学习目标一、同轴传动问题:如图所示,A点和B点在同轴的一个圆盘上,当圆盘转动时,A点和B点沿着不同半径的圆周运动,它们的半径分别为r和R:①此传动方式有什么特点(转动方向、周期)②A、B两点的v、ω有什么关系?知识生成:同轴转动①A、B两点做圆周运动的角速度关系:②A、B两点做圆周运动的线速度关系:应用探究:例1、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的大学习目标二 皮带传动、齿轮传动问题问题1:如图所示,A 点和B 点分别是两个轮子边缘上的点,两个轮子用皮带连起来,并且皮带不打滑.回答下列问题: ①此传动方式有什么特点? ②A 、B 两点的v 、ω有什么关系?问题2:如图所示,A 点和B 点分别是两个齿轮边缘上的点,两个齿轮的轮齿啮合: ①此传动方式有什么特点?(相同时间内转过的齿数、转动方向)②若r 1、r 2分别表示A 、B 两齿轮的半径,请分析A 、B 两点的v 、ω的关系,与皮带传动进行对比,你有什么发现?知识生成:皮带传动(摩擦传动、齿轮传动)① A 、B 两点做圆周运动的线速度关系: 。

②A 、B 两点做圆周运动的角速度关系: 。

(A 、B 为两个轮子边缘上的点) 应用探究:例2、(多选)在如图所示的传动装置中,B 、C 两轮固定在一起绕同一轴转动,A 、B 两轮用皮带传动,三个轮的半径关系是r A =r C =2r B ,若皮带不打滑,则A 、B 、C 三轮边缘上a 、b 、c 三点的( )。

高中物理中的多解问题谨防丢解

高中物理中的多解问题谨防丢解

3 机 械 波在 传 播 过 程 中具 有 的重 复 性 形成
的 多解 问题
() 3设粒子在磁场 中作匀速圆周运 动的
周 期 为 。粒 子在 电场 中加 速一 次与减 速 一 , 次 的 时间相等 , 这时 间为 T , 设 2则
Bqr

例 4 如 图 5所 示 , 线 是 某 一 简 谐 横 实 波 在 某 一 时 刻 的 波 形 图 象 , 线 是 该 波 经 虚

: Ⅳ
图 1
× × × × B ×
× × × × ×
轨 道 半
径 为 则 根 据 动 D 、 能 定 理 得 口 y: E

× 一
吉7其 1质 A 周 ,=, 1 ); 中7 点 的 期nl 1 ( 为 m


…… 一
图3
2 3 … … ) ; V 一 0 ; 点 A 做 匀 ,, ② 且 B= ③ 质
R ・
由洛仑 兹 力 提 供 向
维普资讯
20 0 6年 第 3期
心力 , q 日= 得
河北 理科教 学研 究

问题讨 论
往复运 动 . 因为 圆弧 A 《 R, 以小 球 在 圆 日 所 弧面 上 的往 复运 动 具 有 等 时 性 , 看 成 等 效 可 单摆 , 圆弧 半 径 即为 等 效 单 摆 的摆 长 . 其 设小 球 P 恰 好 能碰 到小 球 Q, 有 A =v 则 D t
例 1 如 图 1所 示 ,
方 向垂 直 纸面 向 0
× 一 ×

里 的均 匀 磁 场, 轴 下 方 有 场 强 为 E、 向竖 直 向下 的 方

圆周运动多解问题

圆周运动多解问题

多解问题v ,并沿直线匀速穿过圆筒.若子弹一个弹孔,则圆筒运动的角速度为多少?.则圆筒上只的时间内,圆筒转过的角度为ππ+n 2,其中 3,2,1,0=n ,即ωππ+=n v d 2.2所示,周期为T 。

当P 经过图中D 点时,有一质量为m .为使P 、Q 两质点在某时刻的速度相同,则F 的大小的旋转情况可知,只有当P 运动到圆周上的C 点时P 、Q 速度方向才相同,即质点P 转过)43(+n 周)3,2,1,0( =n 经历的时间)3,2,1,0()43( =+=n T n t ①质点P 的速率T R v π2=②在同样的时间内,质点Q立以上三式,解得2,1,0()34(82=+=n T n mR F π3. 如图3所示,在同一竖直平面内,A 物体从物体在b 点相遇,求A 的角速度。

解析:A 、B 两物体在b 点相遇,则要求A 从a 匀速转到b 和B 从O 自由下落到b 用的时间相等。

A 从a 匀速转到b 的时间T n t )43(1+=)3,2,1,0(2)43( =+=n n ωπB 从O 自由下落到b 点的时间g R t 22=由21t t =,解得)3,2,1,0(2)43(2 =+=n R g n πω4。

如图,半径为R 的水平圆盘正以中心O 为转轴匀速转动,从圆板中心O 的正上方h 高处水平抛出一球,此时半径OB 恰与球的初速度方向一致。

要使球正好落在B 点,则小球的初速度及圆盘的角速分别为多少?解析:要使球正好落在B 点,则要求小球在做平抛运动的时间内,圆盘恰好转了n 圈( 3,2,1=n )。

对小球221gt h =①t v R 0= ② 对圆盘)3,2,1(2 ==n t n ωπ ③联立以上三式,解得)3,2,1(2 ==n h g n πωh gR v 20=5。

一辆实验小车可沿水平地面(图中纸面)上的长直轨道匀速向右运动,一台发出细光束的激光器装在小转台M 上,到轨道的距离MN 为d=10m ,转台匀速转动,使激光束在水平面内扫描,扫描一周的时间为T=60s,光束转动方向如图箭头所示.当光束与MN 的夹角为45°时,光束正好射到小车上,如果再经过△t=2.5s 光束又射到小车上,则小车的速度为多少?(结果保留二位数字)[分析]激光器扫描一周的时间T=60s ,那么光束在△t=2。

周期运动的多解问题

周期运动的多解问题

周期运动的多解问题上海师范大学附属中学 李树祥宅家学习期间,老师上课时所讲授内容一般比较基础,对较复杂的周期运动的多解问题涉及不多。

但由于多解问题是周期运动常见且易错的问题,所以有必要对其进行梳理一、圆周运动的多解问题圆周运动的多解问题主要是由于圆周运动的周期性引起,所涉及的题目除了单一的圆周运动外,还常涉及两个物体的两种不同的运动,即一个物体做匀速圆周运动,另一个物体做其他形式的运动。

对此问题的求解基本思路是依据等时性建立等式求解待求量。

例1、如图1所示,电风扇在闪光灯下运转,闪光灯每秒闪30次,风扇转轴O 上装有3个叶片,它们互成120°。

当风扇转动时,观察者感觉扇叶不动,则风扇转速可能是() A.600r/min B.900r/min C.1200r/min D.3000r/min 解析:风扇转动时,观察者感觉扇叶不动,说明在每相邻两次闪光的时间间隔T 内,风扇转过的角度是120°的整数倍,即13圈的整数倍。

由于闪光周期1=30T s ,所以风扇的转速3n /=10k /600/min 130k r s r s kr ==(k 123)=,,… 故选项A 、C 、D 正确.例2、质点P 以O 为圆心做半径为R 的匀速圆周运动,如图2所示,周期为T 。

当P 经过图中D 点时,有一质量为m 的另一质点Q 受到力F 的作用从静止开始作匀加速直线运动。

为使P 、Q 两质点在某时刻的速度相同,则F 的大小应满足什么条件?解析:速度相同包括大小相等和方向相同。

由质点P 的旋转情况可知,只有当P 运动到圆周上的C 点时P 、Q 速度方向才相同。

即质点P 应转过()n +34周(n =0123,,,…),经历的时间t n T n =+=()()()3401231,,,…质点P 的速度v RT =22π() 在同样的时间内,质点Q 做匀加速直线运动,速度应达到v ,由牛顿第二定律及速度公式得v =F m t ()3联立以上三式,解得:F mRn T n =+=84301232π()(),,,…二、简谐振动的多解问题简谐运动的多解问题主要是由简谐运动的周期性和对称性引起。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

物理中圆周运动的多解性问题
质点在以某点为圆心半径为r的圆周上运动,即质点运动时其轨迹是圆周的运动叫“圆周运动”。

它是一种最常见的曲线运动。

例如电动机转子、车轮、皮带轮等都作圆周运动。

圆周运动分为,匀速圆周运动和变速圆周运动如:竖直平面内绳/杆转动小球、竖直平面内的圆锥摆运动。

在圆周运动中,最常见和最简单的是匀速圆周运动因为速度是矢量,所以匀速圆周运动实际上是指匀速率圆周运动。

在物理学中,圆周运动circular motion是在圆上转圈:一个圆形路径或轨迹。

当考虑一件物体的圆周运动时,物体的体积大小可以被忽略,并将其看成一质点在空气动力学上除外。

圆周运动的例子有:一个人造卫星跟随其轨迹转动、用绳子连接著一块石头并转圈挥动、一架赛车在赛道上转弯、一粒电子垂直地进入一个平均磁场、一个齿轮在机器中的转动其表面和内部任一点、皮带传动装置、火车的车轮及拐弯处轨道。

圆周运动以向心力centripetal force提供运动物体所需的加速度。

这向心力把运动物体拉向圆形轨迹的中心点。

若果没有向心力,物体会跟随牛顿第一定律惯性地进行直线运动。

即使物体速率不变,物体的速度方向也在不停地改变。

即匀速圆周运动中,线速度改变方向,而角速度不变。

火车过弯道:实际做圆周运动,设计成外轨比内轨稍高,具有向心加速度。

匀速圆周运动与简谐运动的关系
汽车过拱形桥:也可看作圆周运动,桥对车的支持力为,又因为汽车对桥的压力和桥对汽车的支持力是一对作用力和反作用力,大小相等,所以压力大小也相等。

汽车过凹形桥:也可看作圆周运动,桥对车的支持力为,因为汽车对桥的压力和桥对汽车的支持力是一对作用力和反作用力,所以压力大小也相等。

航天器中的失重现象:有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远,从而摆脱了地球引力,这是错误的。

正是由于地球引力的存在,才使航天器连同其他的乘员有可能做环绕地球的圆周运动。

这里的分析仅仅针对圆轨道而言。

其实任何关闭了发动机,又不受阻力的飞行器的内部,都是一个完全失重的环境。

例如向空中任何方向抛出的容器,其中的所有物体都处于失重状态。

游乐场的摩天轮
离心运动:做圆周运动的物体,由于惯性,总有沿着切线方向飞去的倾向。

但它没有飞去,这是因为向心力在“拉着”它,使它与圆心的距离保持不变。

一旦受力突然消失,
物体就沿切线方向飞去。

除了向心力突然消失这种情况,在合力不足以提供所需的向心力时,物体虽然不会沿切线飞去,也会逐渐远离圆心,称为离心运动。

感谢您的阅读,祝您生活愉快。

相关文档
最新文档