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高一物理—圆周运动1.doc
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1、高一物理圆周运动1l 知识精解一、描述圆周运动的物理量1. 线速度:做匀速圆周运动的物体所通过的弧长与所用的时间的比值。(1)物理意义:描述质点沿切线方向运动的快慢(2)方向:某点的线速度方向沿圆弧在该点的切线方向(3)大小:VS/t说明:线速度是物体做圆周运动的即时速度2. 角速度:做匀速圆周运动的物体,连接物体与圆心的半径转过的圆心角与所用的时间的比值。(l)物理意义:描述质点绕圆心转动的快慢(2)大小:/t(rads)3. 周期T,频率f:做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫周期 做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数,叫做频率,也叫转速4. V、T、f的关系 T1/f,2/T
2、2f,v2r/T2rfr T、f、三个量中任一个确定,其余两个也就确定了但v还和半径r有关5. 向心加速度(1)物理意义:描述线速度方向改变的快慢(2)大小:av2/r2r42f2r42r/T2v,(3)方向:总是指向圆心,方向时刻在变化不论a的大小是否变化,a都是个变加速度 (4)注意:a与r是成正比还是反比,要看前提条件,若相同,a与r成正比;若v相同,a与r成反比;若是r相同,a与2成正比,与v2也成正比6. 向心力(1)作用:产生向心加速度,只改变速度的方向,不改变速度的大小因此,向心力对做圆周运动的物体不做功(2)大小:Fmamv2/rm2 rm42f2rm42r/T2mv(3)方向
3、:总是沿半径指向圆心,时刻在变化即向心力是个变力说明:向心力是按效果命名的力,不是某种性质的力,因此,向心力可以由某一个力提供,也可以由几个力的合力提供,要根据物体受力的实际情况判定二、匀速圆周运动1. 特点:线速度的大小恒定,角速度、周期和频率都是恒定不变的,向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的2. 性质:是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动,并且是加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动3. 加速度和向心力:由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变,故仅存在向心加速度,因此向心力就是做匀速圆周运动的物体所受外力的合力4. 质点做匀速圆周运动的条件:合外力大小不变,方
4、向始终与速度方向垂直且指向圆心经典例题【例1】关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( )A、匀速圆周运动就是匀速运动B、匀速圆周运动是匀加速运动C、匀速圆周运动是一种变加速运动D、匀速圆周运动的物体处于平衡状态 【例2】甲、乙两个做匀速圆周运动的质点,它们的角速度之比为3:1,线速度之比为2:3,那么,下列说法中正确的是( ) A、它们的半径比是9:2 B、它们的半径比是1:2 C、它们的周期比为2:3 D、它们的周期比为1:3108123456791112【例3】机械手表中的分针与秒针可视为匀速转动,请你仔细观察一下,分针与秒针从重合至第二次重合,中间经历的时间最接近( )A59s B60s
5、C61s D分针在各个位置不一样。abcd【例4】如图4所示装置中,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。图4【例5】为了测定子弹的飞行速度,在一根水平放置的轴杆上固定着两个薄圆盘a、b,a、b平行相距2 m,轴杆的转速n=3600 r/min,子弹穿过两盘留下两个弹孔a、b,测得两孔所在的半径间的夹角为30,如图5所示,则该子弹的速度是( )A、360 m/s B、720 m/s C、1440 m/sD、1080 m/s图51线速度、角速度、向心加速度大小的比较在分析传动装置的各物理量时要抓住不等量和相等量的关系
6、同轴的各点角速度和n相等,而线速度vr与半径r成正比在不考虑皮带打滑的情况下传动皮带与皮带连接的两轮边缘的各点线速度大小相等,而角速度v/r与半径r成反比【例6】如图所示,皮带传动装置转动后,皮带不打滑,则皮带轮上A、B、C三点的情况是( )图6 A. vAvB,vBvC; B. AB,vBvC C. vAvB,Bc ; D. AB ,vBvC 解析 A、B两点在轮子边缘上,它们的线速度等于皮带上各点的线速度,所以vAvB;B、C两点在同一轮上,所以Bc,由vr知vBvC,AB 答案:AC【例7】如图所示,直径为d的纸质圆筒,以角速度绕轴O高速运动,有一颗子弹沿直径穿过圆筒,若子弹穿过圆筒的时
7、间小于半个周期,在筒上先、后留下a、b两个弹孔,已知aO、bO间夹角为弧度,则子弹速度为 解析 子弹在a处进入筒后,沿直径匀速直线运动,经td/v时间打在圆筒上,在t时间内,圆筒转过的角度t,则d/v()/,vd/()答案:d/()2. 向心力的认识和来源(1)向心力不是和重力、弹力、摩擦力相并列的一种类型的力,是根据力的效果命名的在分析做圆周运动的质点的受力情况时,切不可在物体的相互作用力(重力、弹力、摩擦力、万有引力)以外再添加一个向心力(2)由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变的运动,故只存在向心加速度,物体受的外力的合力就是向心力。显然物体做匀速圆周运动的条件是:物体的合外力
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