高一物理 圆周运动1 ppt.ppt

四 圆周运动 本节要点 1 什么是圆周运动 2 什么是匀速圆周运动 3怎样描述圆周运动的快慢 4 v t 之间的关系 2 在圆周运动中 常见的最简单的是匀速圆周运动 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 1 匀速圆周运动的参量是描述匀速圆周运动快慢的物理量 表示匀速圆周运动快慢的物理量有线速度 角速度 周期和频率 分别用符v t f表示 1 圆周运动 运动质点的轨迹在圆周上的运动 1 线速度v 定义 对匀速圆周运动 弧长s与时间t的比值叫做线速度v 线速度注意 匀速 指的是速度大小不变 2 角速度 定义 对匀速圆周运动 角度与时间t的比值叫角速度 注意 角速度是矢量 单位 弧度 秒rad s 3 周期t 定义 对匀速圆周运动 运动一周所用的时间叫周期 注意 周期是标量单位 秒 v t 之间关系 一 定性关系匀速圆周运动的参量是描述匀速圆周运动快慢的物理量 表示匀速圆周运动快慢的物理量有线速度 角速度 周期和频率 转速 分别用符v t f n表示 线速度 角速度越大 周期越小 频率越高 表明运动的越快 在匀速圆周运动中 线速度 角速度 周期和频率的大小均是不变的 二 数量关系 v 2 r t 2 tv r t 1 ff n 注意单位 典型例题 例1 书p91思考与讨论例2 一个大轮通过皮带拉着小轮转动 皮带和两轮之间无滑动 大轮半径是小轮半径的3倍大轮上一点s离转轴o1的距离是半径的1 3 大轮边缘上一点p 小轮边缘上一点q 则vs vp vq q p s 小结 第二课时五 向心力 向心加速度 匀速圆周运动一向心力 实验平抛运动 gsp 使质点产生向心加速度的力 就叫做向心力 向心力大小的计算公式有 匀速圆周运动的质点具有向心加速度 加速度的方向是沿着半径指向圆心的 而且总保持与即时线速度的方向垂直 a的方向解释 匀速圆周运动的速度方向不断改变 所以一定有加速度 质点做匀速圆周运动时 根据牛顿第二定律 质点必受到向心加速度a 方向总指向圆心 它在任一时刻的加速度都是沿着半径指向圆心的 总保持与即时线速度方向垂直 因此叫向心加速度大小的计算公式为 a v2 r由于匀速圆周运动的v r大小不变 所以向心加速度的大小也是不变的 匀速圆周运动的即时速度和加速度的大小虽然不变 但它们的方向却时刻在变 因此 匀速圆周运动实质上是非匀变速运动或称变加速运动 思考与讨论 向心力是根据其产生向心加速度的效果命名的 它可以是某种性质的一个力 也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力 所有做匀速圆周运动的物体 都必须受到向心力的作用 向心力与线速度都是大小恒定 方向时刻改变 且总保持互相垂直 水平元盘绕轴转动时 盘上静止物体做圆周运动所需的向心力就是静摩擦力f 重力g与支持力n抵消 应用1 火车拐弯若火车的拐弯处轨道面倾角为 应有 当r 一定时 车以相应速度v行驶 可不受外轨的旁推力作用 当然外轨 内轨均不受车的推力的作用 但若车速v v 则仍需外轨对车有向内的推力 若车速过大 f 仍不能满足车拐弯所需的向心力 火车仍有出事故的危险 若v v 则内轨需使用向外的推力 应用2汽车过桥 例以v过桥时 分析车对桥梁的压力 变化 过如图示处 分析车对底层的压力 应用3 水流星 如图要水流星刚巧能经过最高点 在最高点时至少需要多大速度 绳栓着小球做圆周运动时 小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供 若m r 一定 向心力f m 2r 如果 增大 则f也增大 f增大到一定程度 绳会被拉断 致使f 0 向心力消失 小球将沿切线方向飞出而远离圆心运动 同样 若f小于它做圆周运动的所需的向心力 即f m 2r 小球也要沿一条曲线运动 而且离圆心越来越远 离心现象事例 在实际中 有一些利用离心运动的机械 这些机械叫做离心机械 离心机械的种类很多 应用也很广 例如 离心干燥 脱水 器 离心分离器 离心水泵 典型例题 例题一 1 一个大轮通过皮带拉着小轮转动 皮带和两轮之间无滑动 大轮半径是小轮半径的2倍大轮上一点s离转轴o1的距离是半径的1 3 当大轮边上p点的向心加速度是0 6m s2时 大轮上的s点和小轮边缘上的q点向心加速度各多大 2 做匀速圆周运动的物体 a 受平衡的力作用 b 所受的力可能平衡 也可能不平衡 c 所受的外力的合力始终垂直于速度方向 大小不变 d 所受的外力的合力 始终指向圆心 是个恒力 例题二 长为l的细绳一端栓一小球 另一端固定在o点 使小球在竖直平面做圆周运动 若小球恰能通过最高点 不受绳的拉力 va 例题三 在半径为r的水平转台边缘放一这质量为m的物体 在转台角速度增大到 0时 物体恰好被甩出转台 若在物体所在半径的中点再放一相同的物体 并用细线连接两个物体 那么 当转动角速度为1 1 0时 细线的拉力是多少 转动角速度为多大时 两个物体会在转台上滑动 对边缘物体 后来两个物体连接时 受绳的拉力t和fm 两个物体连接时 时 两个物体在转台上滑动 例题四 内壁光滑两端封口的长为20cm的玻璃管 管内抽成真空 内装原长为15cm 倔强系数为k 300n m的轻弹簧 弹簧两端系有质量为100g的薄活塞 g取10m s2 当玻璃管以其中央为轴在竖直平面内匀速转动时 角速度至少为何值时 两个活塞均达到管的底端 分别画出最高点 最低点的活塞受力示意图 若玻璃管的耐压力为22n 匀速转动的玻璃管角速度超过何值时 将使玻璃管的一端破裂 管在竖直位置时 上下两端哪一端先破裂 为什么 例题五 一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上 其轴线沿竖直方向 母线与轴线之间的夹角 30 一条长为l的绳 质量不计 一端固定在圆锥体顶点o处 另一端栓着一个质量为m的小物体 可视