高中物理知识点总结:匀速圆周运动、向心力、向心加速度
高中物理【圆周运动】知识点、规律总结

考点一 圆周运动的运动学分析 1.圆周运动各物理量间的关系
自主学习
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2.常见的三类传动方式及特点 (1)皮带传动:如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动时,两轮边缘线速度大 小相等,即 vA=vB.
3.当 v 一定时,a 与 r 成反比;当 ω 一定时,a 与 r 成正比. 4.向心力是效果力,在分析完物体受到的重力、弹力、摩擦力等性质力后,不能 另外添加一个向心力.
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5.物体做匀速圆周运动还是偏离圆形轨道完全是由实际提供的向心力和所需的向 心力间的大小关系决定的.
6.皮带传动和摩擦传动装置中两轮边缘线速度大小相等,而同轴传动装置中两轮 角速度相等.
向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是
几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力.
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2.运动模型 运动模型
飞机水平转弯
火车转弯
向心力的来源图示
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运动模型 圆锥摆
飞车走壁
向心力的来源图示
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运动模型 汽车在水平路面转弯
水平转台(光滑)
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三、离心现象 1.定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需 __向__心__力__的情况下,就做逐渐远离圆心的运动. 2.本质:做圆周运动的物体,由于本身的_惯__性___,总有沿着圆周切线方向飞出去 的趋势.
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3.受力特点 (1)当 F =mω2r 时,物体做匀速圆周运动,如图所示.
(2)摩擦传动和齿轮传动:如图丙、丁所示,两轮边缘接触,接触点无打滑现象时, 两轮边缘线速度大小相等,即 vA=vB.
高三物理匀速圆周运动知识点总结【汇总三篇】

高三物理匀速圆周运动知识点总结【汇总三篇】高三物理匀速圆周运动知识点总结(实用)经了解,有关的质点沿圆周运动,如果是在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等,这种运动就叫做“匀速圆周运动”。
那么,匀速圆周运动是圆周运动中,最常见和最简单的运动(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)。
内容导航高三物理匀速圆周运动知识点总结怎么快速提高物理成绩高中物理有哪些学习技巧高三物理匀速圆周运动知识点总结1.运动条件做匀速圆周运动的充要条件是:具有初速度(初速度不为零)总是服从一个恒定的大小,方向垂直于速度方向,并且在速度方向的同一侧。
2.计算公式1)v(线速度)=ΔS/Δt=2πr/T=ωr=2πrn(S代表弧长,t代表时间,r代表半径,n代表转速)2)ω(角速度)=Δθ/Δt=2π/T=2πn(θ表示角度或者弧度)3)T(周期)=2πr/v=2π/ω=1/n4)n(转速)=1/T=v/2πr=ω/2π5)Fn(向心力)=mrω2=mv2/r=mr4π/T2=mr4π2n26)an(向心加速度)=rω2=v2/r=r4π2/T2=r4π2n27)vmin=√gr(过最高点时的条件)8)fmin(过最高点时的对杆的压力)=mg-(有杆支撑)9)fmax(过最低点时的对杆的拉力)=mg+(有杆)3.匀速圆周运动的物理量线速度v①意义:描述质点沿圆弧运动的快慢的物理量,线速度越大,质点沿圆弧运动越快。
②定义:线速度的大小等于质点通过的弧长s与所用时间t的比值。
③单位:m/s。
④矢量:方向在圆周各点的切线方向上。
⑤就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。
⑥质点做匀速圆周运动时,线速度大小不变,但方向时刻在改变,故其线速度不是恒矢量。
⑦边缘相连接的物体,线速度相同。
角速度ω①定义:连接质点和圆心的半径(动半径)转过的角度跟所用时间的比值,叫做匀速圆周运动的角速度。
②单位:rad/s(弧度每秒)。
③矢量(中学阶段不讨论,用右手定则<安培定则>可判断方向,例如:当其在水平面上顺时针转动时角速度方向竖直向下)。
高一物理圆周运动知识点总结

高一物理圆周运动知识点总结圆周运动是物理学中的一个重要概念,它涉及到很多物理量和公式。
在高一物理学习中,圆周运动是一个重要的知识点,本文将对圆周运动的相关知识进行总结。
一、圆周运动的基本概念圆周运动是指物体在一个圆形轨道上做匀速运动的现象。
在圆周运动中,物体的速度大小不变,但方向不断改变,因此物体会不断改变运动方向,产生向心加速度。
二、圆周运动的物理量1. 角速度角速度是指物体在圆周运动中单位时间内转过的角度。
它的单位是弧度/秒,用符号ω表示。
角速度与线速度之间有一个重要的关系:线速度等于半径乘以角速度,即v=rω。
2. 向心加速度向心加速度是指物体在圆周运动中受到的向心的加速度。
它的大小等于速度的平方除以半径,即a=v²/r。
向心加速度的方向指向圆心,与速度方向垂直。
3. 周期和频率周期是指物体在圆周运动中完成一次运动所需的时间。
它的单位是秒,用符号T表示。
频率是指物体在圆周运动中单位时间内完成的运动次数。
它的单位是赫兹,用符号f表示。
周期和频率之间有一个重要的关系:频率等于周期的倒数,即f=1/T。
4. 线速度线速度是指物体在圆周运动中沿着圆周轨道运动的速度。
它的大小等于半径乘以角速度,即v=rω。
线速度的方向与切线方向相同。
三、圆周运动的公式1. 向心加速度公式向心加速度的大小等于速度的平方除以半径,即a=v²/r。
2. 角速度公式角速度是指物体在圆周运动中单位时间内转过的角度。
它的单位是弧度/秒,用符号ω表示。
角速度与线速度之间有一个重要的关系:线速度等于半径乘以角速度,即v=rω。
3. 周期和频率公式周期是指物体在圆周运动中完成一次运动所需的时间。
它的单位是秒,用符号T表示。
频率是指物体在圆周运动中单位时间内完成的运动次数。
它的单位是赫兹,用符号f表示。
周期和频率之间有一个重要的关系:频率等于周期的倒数,即f=1/T。
四、圆周运动的应用圆周运动在生活中有很多应用,例如:1. 汽车在转弯时会产生向心加速度,这是因为汽车在转弯时受到了向心力的作用。
高中物理 必修第二册 第六章 3 向心加速度

核心素 养目标
1.理解向心加速度的概念。 2.知道向心加速度和线速度、角速度的关系式,并能够运用关系式求解
有关问题。 3.知道向心加速度是向心力产生的,它们之间的关系遵循牛顿第二定律。
目录
CONTENTS
新知预览·抓必备 素养浸润·提能力 知能演练·重落实
课时跟踪检测
1 新知预览·抓必备 高效学习 夯基固本 目录
不恒定,因此匀速圆周运动有变化的加速度,不是匀变速运动,故A、C错
误,B、D正确。
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要点二 向心加速度公式的理解与应用
1.向心加速度的大小 根据牛顿第二定律 F=ma 和向心力表达式 Fn=mvr2 ,可得向心加速度 的大小 an=vr2 或 an=ω2r。
|特别提醒| (1)表达式 an=vr2 、an=ω2r 中各物理量是同一时刻的量,即它们是瞬时对应关系。 (2)表达式 an=vr2 、an=ω2r 不仅适用于匀速圆周运动,也适用于变速圆周运动。
目录
2.对向心加速度表达式的理解 (1)不同形式的表达式
目录
(2)向心加速度与半径的关系 ①当线速度一定时,根据 an=vr2 可知,向心加速度 an 与运动半径 r 成反比,如
图甲所示。 ②当角速度一定时,根据an=ω2r,可知向心加速度an与运动半径r成正比,如
图乙所示。
目录
|特别提醒| (1)匀速圆周运动的合力方向时刻指向圆心,加速度是时刻变化的,不是匀变
目录
2 素养浸润·提能力 互动探究 重难突破 目录
要点一 向心加速度概念的理解
如图所示,地球绕太阳做匀速圆周运动(漫画),小球连接细绳的另一端在 水平面内做匀速圆周运动,请思考:
(1)在匀速圆周运动过程中,地球、小球的运动状态发生变化吗?若变化, 变化的原因是什么? 提示:变化。向心加速度的作用。 (2)向心加速度改变物体的速度大小吗? 提示:向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小。
高中物理知识点:匀速圆周运动公式汇编

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【】复习的重点一是要把握所有的知识点,二确实是要大量的做题,查字典物理网的编辑就为各位考生带来了高中物理知识点:匀速圆周运动公式汇编
1.线速度V=s/t=2r/T
2.角速度=/t=2f
3.向心加速度a=V2/r=2r=(2/T)2r
4.向心力F心=mV2/r=m2r=mr(2/T)2=mv=F合
5.周期与频率:T=1/f
6.角速度与线速度的关系:V=r
7.角速度与转速的关系:=2n(此处频率与转速意义相同)
8.要紧物理量及单位:弧长(s):米(m);角度():弧度(rad);频率(f):赫(H z);周期(T):秒(s);转速(n):r/s;半径(r):米(m);线速度(V):m/s;角速度():ra d/s;向心加速度:m/s2。
注:
(1)向心力能够由某个具体力提供,也能够由合力提供,还能够由分力提供,方向始终与速度方向垂直,指向圆心;
(2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,同时向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,向心力不做功,但动量不断改变。
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匀速圆周运动知识归纳

匀速圆周运动知识归纳圆周运动是高中物体中一种常见的运动,也是高中物理的一个重要知识点.以下就这部分内容需要重点掌握的知识进行归纳.一.知识整理1.匀速圆周运动的定义:质点沿圆周运动,如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等,这种运动就叫做匀速圆周运动.2.描述匀速圆周运动的物理量(1)线速度:v s t=(s 是物体在时间t 内通过的圆弧长),方向沿圆弧上该点处的切线方向,它是描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量.(2)角速度:ωθθ=t(是物体在时间t 内绕圆心转过的角度),单位是弧度每秒,符号是rad/s ,它是描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量.(3)周期T 和频率f :做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫周期,周期的倒数叫频率.转速是指做匀速圆周运动的物体每秒转过的圈数,用n 表示,单位是转每秒,符号是r/s .它们都是描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量.(4)线速度、角速度、周期和频率以及转速间的关系:①v r r Trf rn ====ωπππ222②ωπππ===222T f n ③T f n ==11.(5)向心加速度:描述线速度方向变化快慢的物理量.大小:a v r r r Tf r n r n =====22222222444ωπππ方向:总是沿着半径指向圆心,所以方向时刻在变化,是一个变的加速度.(6)向心力大小:F ma mv r m r rm Tf rm n rm n n ======22222222444ωπππ方向:总是沿着半径指向圆心,所以时刻在变化,向心力是一个变力.3.匀速圆周运动的特点:线速度大小恒定,角速度、周期和频率及转速都是恒定不变的,向心力和向心加速度的大小也都是恒定不变的,但线速度、向心力和向心加速度的方向都时刻在变化.所以匀速圆周运动是一种变加速曲线运动.4.物体做匀速圆周运动的条件:合外力的大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心.即合外力提供向心力,且时刻等于向心力时,物体就做匀速圆周运动.做圆周运动的物体,若实际提供的向心力小于它所需的向心力时,物体将逐渐远离圆心,做离心运动.做圆周运动的物体,若实际提供的向心力大于它所需的向心力时,物体将逐渐向圆心运动,做逐渐靠近圆心的运动.5.向心力的来源:在匀速圆周运动中,向心力是由物体受到的合外力来提供,且与合外力相等.在非匀速圆周运动中,向心力是由物体受到的合外力在指向圆心方向的分力来提供,且与合外力的这个分力相等,而这个分力只改变物体的速度方向;合外力在切线方向上的另一个分力改变了物体的速度大小.二.典型例题赏析例:如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A 和B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则()A.球A 的线速度必定大于球B 的线速度B.球A 的角速度必定小于球B 的角速度C.球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期D.球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力解析:对A 、B 球进行受力分析可知,A 、B 两球受力一样,它们均受重力mg 和支持力N ,则重力和支持力的合力提供向心力,受力图如图3所示.则可知筒壁对小球的弹力N mg =sin θ,而重力和弹力的合力F mgctg =θ,由牛顿第二定律可得:mgctg mr m v r m r T θωπ===22224.则可得:ωθθπθθ====gctg r v grctg T r gctg N mg ,,,2sin 由于A 球运动的半径大于B 球运动的半径,由ωθ=gctg r 可知球A 的角速度必定小于球B 的角速度;由v grctg =θ可知球A 的线速度必定大于球B 的线速度;由T r gctg =2πθ可知球A 的运动周期必定大于球B 的运动周期;由N mg =sin θ可知球A 对筒壁的压力一定等于球B 对筒壁的压力.故正确的答案为A 、B .。
高中物理匀速圆周运动公式总结
高中物理匀速圆周运动公式总结匀速圆周运动是高中物理的重要章节,是高中同学重点掌握的内容。
下面店铺给大家带来高中物理匀速圆周运动公式,希望对你有帮助。
高中物理匀速圆周运动公式1.线速度V=s/t=2πr/T2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r4.向心力F=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合5.周期与频率:T=1/f6.角速度与线速度的关系:V=ωr7.角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)8.主要物理量及单位:弧长(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);频率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);转速(n):r/s;半径(r):米(m);线速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
注:(1)向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直,指向圆心;(2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,向心力不做功,但动量不断改变。
高中物理匀速圆周运动知识点1、关于匀速圆周运动(1)条件:①物体在圆周上运动;②任意相等的时间里通过的圆弧长度相等。
(2)性质:匀速圆周运动是加速度变化(大小不变而方向不断变化)的变加速运动。
(3)匀速圆周运动的向心力:①是按力的作用效果来命名的力,它不是具有确定性质的某种力,相反,任何性质的力都可以作为向心力。
例如,小铁块在匀速转动的圆盘上保持相对静止的原因是,静摩擦力充当向心力,若圆盘是光滑的,就必须用线细拴住小铁块,才能保证小铁块同圆盘一起做匀速转动,这时向心力是由细线的拉力提供。
②向心力的作用效果是改变线速度的方向。
做匀速圆周运动的物体所受的合外力即为向心力,它是产生向心加速度的原因,其方向一定指向圆心,是变化的(线速度大小变化的非匀速圆周运动的物体所受的合外力不指向圆心,它既要改变速度方向,同时也改变速度的大小,即产生法向加速度和切向加速度)。
高中物理圆周运动知识点总结
高中物理圆周运动知识点总结一、圆周运动的概念和基本特征1. 圆周运动是指物体在固定轨道上做匀速运动的一种形式,轨道可以是一个圆或者一个弯曲的曲线。
2. 圆周运动具有以下基本特征:a. 半径:圆周运动的轨道是一个圆,轨道中心到物体所处位置的距离称为圆周运动的半径。
b. 角速度:圆周运动的物体在单位时间内绕轨道中心转过的角度称为角速度,用符号ω表示,单位是弧度/秒(rad/s)。
c. 角速度与线速度的关系:线速度是物体在圆周运动中所经过的距离与时间的比值,用符号v表示,单位是米/秒(m/s)。
线速度与角速度的关系可以用公式v=ωr表示,其中r是圆周运动的半径。
d. 周期和频率:物体在圆周运动中一次完成一周所需的时间称为周期,用符号T表示,单位是秒(s)。
周期的倒数称为频率,用符号f表示,单位是赫兹(Hz),即1/T。
二、圆周运动的物理量计算1. 角速度的计算:角速度的计算公式为ω=2πf或ω=2π/T,其中f是圆周运动的频率,T是周期。
2. 线速度的计算:线速度的计算公式为v=ωr,其中ω是角速度,r是圆周运动的半径。
3. 周期和频率的计算:周期的计算公式为T=1/f,频率的计算公式为f=1/T。
4. 加速度的计算:圆周运动的加速度由两个分量组成,一个是切向加速度,用于改变物体在运动过程中的速度方向;另一个是径向加速度,用于改变物体在运动过程中的速度大小。
三、匀速圆周运动1. 匀速圆周运动的特点:匀速圆周运动是指角速度保持不变,线速度也保持不变的运动。
2. 公转和自转:匀速圆周运动中,如果物体固定在运动轨道上不动,只围绕轨道中心旋转,称为公转。
而如果物体自身也同时绕着自身的轴旋转,称为自转。
3. 公转和自转的关系:在太阳系中,行星的运动是一个典型的公转运动,行星围绕太阳公转的同时,自身也有自转运动。
四、圆周运动的受力分析1. 圆周运动的向心力:向心力是使物体保持圆周运动的力,它的方向始终指向圆心。
向心力的大小与物体的质量和角速度有关,可以用公式F=mv²/r来计算,其中F是向心力,m是物体的质量,v是物体的线速度,r是圆周运动的半径。
第六章-圆周运动章末复习-知识点和题型总结-2023年高一物理期末高效复习专题
第六章:圆周运动章末复习知识点一:匀速圆周运动及其描述一、匀速圆周运动1.圆周运动:物体的运动轨迹是圆的运动.2.匀速圆周运动:质点沿圆周运动,如果在相等的时间内通过的圆弧长度相等,这种运动就叫匀速圆周运动.二、匀速圆周运动的线速度、角速度和周期1.线速度(1)定义式:v=Δs Δt.如果Δt取的足够小,v就为瞬时线速度.此时Δs的方向就与半径垂直,即沿该点的切线方向.(2)线速度的方向:质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向.(3)物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢.2.角速度:半径转过的角度Δφ与所用时间Δt的比值,即ω=ΔφΔt(如图所示).国际单位是弧度每秒,符号是rad/s.3.转速与周期(1)转速n:做圆周运动的物体单位时间内转过的圈数,常用符号n表示.(2)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,用符号T 表示.(3)转速与周期的关系:若转速的单位是转每秒(r/s),则转速与周期的关系为T=1n .4.匀速圆周运动的特点(1)线速度的大小处处相等.(2)由于匀速圆周运动的线速度方向时刻在改变,所以它是一种变速运动.这里的“匀速”实质上指的是“匀速率”而不是“匀速度三、描述圆周运动的各物理量之间的关系1.线速度与周期的关系:v=2πr T.2.角速度与周期的关系:ω=2πT.3.线速度与角速度的关系:v=ωr.知识点二、同轴转动和皮带传动1.同轴转动(1)角速度(周期)的关系:ωA=ωB,T A=T B.(2)线速度的关系:vAvB=rR.2.皮带(齿轮)传动(1)线速度的关系:v A=v B(2)角速度(周期)的关系:ωAωB=rR、TATB=Rr.知识点三、向心力1.定义:物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心,这个指向圆心的合力就叫做向心力.2.大小:F=mω2r=m v2 r.3.方向:总是沿半径指向圆心,方向时刻改变.4.效果力向心力是根据力的作用效果来命名的,凡是产生向心加速度的力,不管属于哪种性质,都是向心力.二:向心力的来源物体做圆周运动时,向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供.几种常见的实例如下:实例向心力示意图用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时绳子的拉力和重力的合力提供向心力,F向=F+G用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动线的拉力提供向心力,F向=F T物体随转盘做匀速圆周运动,且相对转盘静止转盘对物体的静摩擦力提供向心力,F向=F f小球在细线作用下,在水平面内做圆周运动重力和细线的拉力的合力提供向心力,F向=F合知识点四:向心加速度的方向及意义1.物理意义描述线速度改变的快慢,只表示线速度的方向变化的快慢,不表示其大小变化的快慢.2.方向总是沿着圆周运动的半径指向圆心,即方向始终与运动方向垂直,方向时刻改变.3.圆周运动的性质不论向心加速度a n的大小是否变化,a n的方向是时刻改变的,所以圆周运动的向心加速度时刻发生改变,圆周运动一定是非匀变速曲线运动.“匀速圆周运动中”的“匀速”应理解为“匀速率”.4.变速圆周运动的向心加速度做变速圆周运动的物体,加速度一般情况下不指向圆心,该加速度有两个分量:一是向心加速度,二是切向加速度.向心加速度表示速度方向变化的快慢,切向加速度表示速度大小变化的快慢.所以变速圆周运动中,向心加速度的方向也总是指向圆心.二:向心加速度的公式和应用1.公式a n =v2r=ω2r=4π2T2r=4π2n2r=4π2f2r=ωv.2.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552所示.由a nr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.图552知识点五:生活在的圆周运动一:火车转弯问题1.轨道分析火车在转弯过程中,运动轨迹是一圆弧,由于火车转弯过程中重心高度不变,故火车轨迹所在的平面是水平面,而不是斜面.火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心.图5732.向心力分析如图573所示,火车速度合适时,火车受重力和支持力作用,火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供,合力沿水平方向,大小F=mg tan θ.3.规定速度分析若火车转弯时只受重力和支持力作用,不受轨道压力,则mg tan θ=m v 2 0R,可得v0=gR tan θ(R为弯道半径,θ为轨道所在平面与水平面的夹角,v0为转弯处的规定速度).4.轨道压力分析(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时,所需向心力仅由重力和弹力的合力提供,此时火车对内外轨道无挤压作用.(2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时,火车所需向心力不再仅由重力和弹力的合力提供,此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用,具体情况如下:①当火车行驶速度v>v0时,外轨道对轮缘有侧压力.②当火车行驶速度v<v0时,内轨道对轮缘有侧压力.二:拱形桥汽车过凸形桥(最高点)汽车过凹形桥(最低点) 受力分析牛顿第二定律求向心力 F n =mg -F N =m v 2rF n =F N -mg =m v 2r牛顿第三定律求压力F 压=F N =mg -m v 2rF 压=F N =mg +m v 2r讨论v 增大,F 压减小;当v 增大到rg 时,F 压=0v 增大,F 压增大 超、失重汽车对桥面压力小于自身重力,汽车处于失重状态汽车对桥面压力大于自身重力,汽车处于超重状态知识点六:离心运动1.离心运动的实质离心现象的本质是物体惯性的表现.做圆周运动的物体,由于惯性,总是有沿着圆周切线飞出去的趋向,之所以没有飞出去,是因为受到向心力的作用.从某种意义上说,向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切向方向拉回到圆周上来.2.离心运动的条件做圆周运动的物体,提供向心力的外力突然消失或者合外力不能提供足够大的向心力.3.离心运动、近心运动的判断如图578所示,物体做圆周运动是离心运动还是近心运动,由实际提供的向心力F n 与所需向心力⎝ ⎛⎭⎪⎫m v 2r 或mr ω2的大小关系决定.图578(1)若F n =mr ω2(或m v 2r)即“提供”满足“需要”,物体做圆周运动.(2)若F n>mrω2(或m v2r)即“提供”大于“需要”,物体做半径变小的近心运动.(3)若F n<mrω2(或m v2r)即“提供”不足,物体做离心运动.由以上关系进一步分析可知:原来做圆周运动的物体,若速率不变,所受向心力减少(或向心力不变,速率变大)物体将做离心运动;若速度大小不变,所受向心力增大(或向心力不变,速率减小)物体将做近心运动.知识点七.竖直平面的圆周运动1.“绳模型”如上图所示,小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况。
匀速圆周运动知识点
匀速圆周运动知识点总结:匀速圆周运动知识点一、基本概念:1.匀速圆周运动的定义:质点沿圆周运动,如果在相等的时间内通过的弧长相等,就称质点作匀速圆周运动。
2.匀速圆周运动的条件:a。
有一定的初速度b。
受到一个大小不变方向始终垂直于速度的力的作用(即向心力)3.匀速圆周运动的特点:速度大小不变,方向时刻改变。
4.描述匀速圆周运动的物理量:a。
线速度:大小不变,方向时刻改变,单位是m/s,是矢量。
b。
角速度:恒定不变,是矢量,单位是rad/s。
c。
周期:标量,单位是s。
d。
转速:①单位时间物体转过的圈数②标量,符号为n③单位:r/s或r/mine。
频率:①质点在单位时间内完成圆周运动的周数②标量,符号为f③单位:Hz5.注意:a。
匀速圆周运动是非匀变速曲线运动。
b。
“匀速”应理解为“匀速率”,不能理解为“匀速度”。
c。
合力不为零,不能称作平衡状态。
二、向心力:1.向心力的定义:做匀速圆周运动的物体所受到的合力指向圆心,叫向心力。
2.向心力的特点:指向圆心,大小不变,方向时刻改变,是变力。
3.向心力的作用:只改变速度大小,不改变方向。
4.注意:a。
向心力是一种效果力,它可以由重力、弹力、摩擦力等单独提供,也可以由它们的合力提供。
b。
“向心力”只是说明做圆周运动的物体需要一个指向圆心方向的力,而并非物体又受到一个“新的性质”的力。
即在受力分析时,向心力不能单独作为一种力。
c。
变速圆周运动的向心力不等于合力,合力也不一定指向圆心。
三、向心加速度:1.向心加速度的定义:由向心力产生的加速度。
2.向心加速度的特点:指向圆心,大小不变,方向时刻改变,是矢量。
3.提供的向心力:通过受力分析求出来的,沿半径方向指向圆心的力,匀速圆周运动中需提供。
4.需要的向心力:根据物体实际运动时的质量m、半径r、线速度v(或角速度w)求出的向心力F提=mrw2=mrv2/r。
四、离心现象:1.做圆周运动物体的运动特点:由于本身的惯性,做圆周运动的物体总有沿圆周切线飞出的倾向。
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一. 教学内容:
第一节匀速圆周运动
第二节向心力、向心加速度
细解知识点:
一、匀速圆周运动
1. 匀速圆周运动:相等的时间内通过的圆弧长度都相等的圆周运动。
2. 描述圆周运动的物理量:
(1)线速度的定义:线速度的大小(即线速率)为做圆周运动的物体通过的弧长跟所用时间的比值,物体在圆弧上各个点处线速度的方向为圆弧上该点的切线方向。
(2)讨论:
a:分析:物体在做匀速圆周运动时,运动的时间t增大几倍,通过的弧长也增大几倍,所以对于某一匀速圆周运动而言,s与t的比值越大,物体运动得越快。
b:线速度
1)线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。
2)线速度是矢量,它既有大小,也有方向。
3)线速度的大小。
4)线速度的方向在圆周各点的切线方向上。
结论:匀速圆周运动是一种非匀速运动,因为线速度的方向在时刻改变。
(3)角速度ω的定义:
做圆周运动的物体与圆心的连线(即半径)转过的圆心角角度跟所用时间的比值。
(4)讨论:
1)角速度是表示角度改变快慢的物理量
2)角速度计算公式为:ω=φ/t
3)角速度的单位是 rad/s
4)对某一确定的匀速圆周运动而言,角速度是恒定的
(5)周期、频率和转速
1)周期T:沿圆周运动一周所用的时间。
2)频率f:单位时间内运动重复的次数。
3)转速:单位时间内转动的圈数。
(6)几个物理量间的关系
1)当v一定时,与r成反比
2)当一定时,v与r成正比
3)当r一定时,v与成正比
二、向心力向心加速度
1. 向心力概念的建立
引例:在光滑水平桌面上,做演示实验
一个小球,拴住绳的一端,绳的另一端固定于桌上,原来细绳处于松驰状态,现在用手轻击小球,使小球做匀速圆周运动。
试讨论:绳绷紧后,小球为何做匀速圆周运动?小球此时受到哪些力的作用?合外力是哪个力?这个力的方向有什么特点?这个力起什么作用?
结论:
a:做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用,这个力叫向心力。
b:向心力指向圆心,方向不断变化。
c:向心力的作用效果?D?D只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。
2. 向心力的大小探究
(1)向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系,且给出公式:F=mr2(说明该公式的得到方法?D?D控制变量法、定量测数据)
(2)学生据推导向心力的另一表达式
4. 说明的几个问题:
(1)由于a向的方向时刻在变,所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。
(2)做匀速圆周运动的物体,向心力是一个效果力,方向总指向圆心,是一个变力。
(3)做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。
(4)当ω是常量时,向心加速度大小与半径成正比;当ν为常量时,向心加速度大小与半径成反比。
【典型例题】
例1. 如下图,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A物体的受力情况是()
A. 受重力、支持力
B. 受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C. 受重力、支持力、向心力、摩擦力
D. 以上均不正确
解析:物体A在水平台上,其受重力和盘所产生的向上的支持力是一对平衡力,另外还受到一个向心力的作用才能做圆周运动,这个向心力实际上是摩擦力。
所以A错,B正确。
因为这个摩擦力就是向心力而不是两个力,所以C错。
D因为B的正确而错误
例2. 如图所示,一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一个木块,当圆盘匀角速转动时,木块随圆盘一起运动,那么()
A. 木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心
B. 木块受到圆盘对它的摩擦力,方向指向圆盘中心
C. 因为木块随圆盘一起运动,所以木块受到圆盘对它的摩擦力,方向与木块的运动方向相同
D. 因为摩擦力总是阻碍物体的运动,所以木块所受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反
解析:从静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的趋势来分析:由于圆盘转动时,以转动的圆盘为参照物,物体的运动趋势是沿半径向外,背离圆心的,所以盘面对木块的静摩擦力方向沿半径指向圆心。
从做匀速圆周运动的物体必须受到一个向心力的角度来分析:木块随圆盘一起做匀速圆周运动,它必须受到沿半径指向圆心的合力。
由于木块所受的重力和盘面的支持力都在竖直方向上,只有来自盘面的静摩擦力提供指向圆心的向心力,因而盘面对木块的静摩擦力方向必沿半径指向圆心。
所以,正确选项为B。
之间关系的两种不同形式,并应正确理解其含义。
由于A、B轮由不打滑的皮带相连,故vA=vB。
所以ωB=ωC。
所以有ωA:ωB:ωC=3:2:2,vA:vB:vC=3:3:4。
故 aA:aB:aC=9:6:8。
点拨:(1)做圆锥摆运动的物体,所受的合外力提供向心力,因而物体处于非平衡状态。
(2)圆锥摆周期T与摆线长度L的大小没有直接关系,与摆线和竖直方向夹角θ的大小也没有直接关系,而只与摆球做匀速圆周运动的轨道平面离悬点的高度h=Lcosθ有关。
【模拟试题】
1. 有一个质量为m的小木块,由碗边滑向碗底,碗内表面是半径为R的圆弧,由于摩擦力的作用,木块运动的速率不变,则()
A. 它的加速度为零
B. 它所受合力为零
C. 它所受的合外力大小一定、方向改变
D. 它所受合力大小方向均一定
E. 它的加速度恒定
2. 如图所示,用细线吊着一个质量为m的小球,使小球在水平面内做圆锥摆运动,关于这个小球的受力情况,下列说法中,正确的是()
A. 受重力、拉力、向心力
B. 受重力、拉力
C. 只受重力
D. 以上说法均不正确
3. 如图所示的皮带传动装置中,O为轮子A和B的共同转轴,O′为轮子C的转轴,A、B、C分别是三个轮子边缘上的质点,且RA=RC=2RB,则三质点的向心加速度大小之比aA∶aB∶aC等于()
A. 4∶2∶1
B. 2∶1∶2
C. 1∶2∶4
D. 4∶1∶4
4. 下图为A、B两质点做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图象。
其中A 为双曲线的一支,则由图线可知()
A. A物体运动的线速度大小不变
B. A物体运动的角速度大小不变
C. B物体运动的角速度大小不变
D. B物体运动的线速度大小不变
5. 如图所示,长为L的细绳一端固定在O点,另一端拴住一个小球,在O点的正下方与O点相距L/2的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子;把球拉起使细绳在水平方向伸直,由静止开始释放,当细绳碰到钉子的瞬间,下列说法正确的是()
A. 小球的线速度没有变化
B. 小球的角速度突然增大到原来的2倍
C. 小球的向心加速度突然增大到原来的2倍
D. 绳子对小球的拉力突然增大到原来的2倍
6. 小球A和B用细线连接,可以在光滑的水平杆上无摩擦地滑动,已知它们的质量之比m1∶m2=3∶1,当这一装置绕着竖直轴做匀速转动且A、B两球与水平杆子达到相对静止时(如图所示),A、B两球做匀速圆周运动的()
A. 线速度大小相等
B. 角速度相等
C. 向心力的大小之比为F1∶F2=3∶1
D. 半径之比为r1∶r2=1∶3
7. 如图所示皮带传动装置,主动轴O1上有两个半径分别为R和r的轮,O2上的轮半径为r',已知R=2r,R= r',设皮带不打滑,问:ωA:ωB=? ωB:ωC =? vA:vB=? vA:vC=?
8. 一个做匀速圆周运动的物体:
(1)保持其轨道半径不变,当它的转速变为原来的2倍时,它的线速度、向心力分别变为原来的几倍?
(2)如果保持其线速率不变,当角速度变为原来的2倍时,它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍?
9. 如图所示,在光滑水平桌面上有一光滑小孔O;一根轻绳穿过小孔,一端连接质量为m=1kg的小球A,另一端连接质量为M=4kg的重物B。
(1)当小球A沿半径r=0.1m的圆周做匀速圆周运动,其角速度为ω=10rad/s 时,物体B对地面的压力为多大?
(2)当A球的角速度为多大时,B物体处于将要离开而尚未离开地面的临界状态?(g=10m/s2)
10. 如图所示,两个悬于同一悬点O,且在同一水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆A和B,它们的质量相等,摆线长之比LA∶LB=3∶2,则两圆锥摆的周期之比TA∶TB为多少?
【试题答案】
1. C
2. B
3. A
4. AC
5. ABC
6. BD
7. ω:ωB=1:1
8. (1)2倍;4倍(2)1/2倍;4倍9. (1)30N (2)20rad/s 10. 1 :1。