技术物理上册（第三版）4-1 质点的匀速圆周运动学习课件

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质点的匀速圆周运动现象与思考质点的匀速圆周运动描述匀速圆周运动的物理量向心力现象与思考如图，电风扇的风叶转动时，各质点做的是什么运动？可以用哪些物理量来描述它运动的快慢？电风扇一、质点的匀速圆周运动

1．定义质点沿圆周运动时，如果相等的时间通过的弧长都相等，质点的这种运动，称匀速圆周运动。如图所示。质点的匀速圆周运动二、描述匀速圆周运动的物理量

1．周期做匀速圆周运动的质点转一圈用的时间。如图所示。周期用

T表示，单位是

s（秒）。

2．频率质点在1s内转过的圈数。频率的单位是赫兹（Hz）周期和频率互为倒数，即匀速圆周运动

3．旋转频率（转速）质点在单位时间内转过的圈数，称为旋转频率，又叫转速。转速用n表示，单位是转每分（r/min),其国际单位为转每秒（r/s)或每秒（s-1)。1r/s=1s-11r/s=60r/min

4．角速度如图

4.1-1所示，质点m对应的半径在∆t时间内转过了圆心角。质点在１s内转过的圆心角称为角速度，用表示。在SI

中，角速度的单位是弧度每秒（rad/s)。若质点沿圆周转一圈，则xmoR图4.1-1角速度5．线速度

（1）定义做匀速圆周运动的质点，其瞬时速度又称线速度。质点沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，如果它的周期是T

，则线速度为

（2）

线速度的方向v是矢量，其方向为质点所在位置沿圆周的切线方向。例1

一个同学骑自行车做匀速直线运动。根据他的测量，车轮转10圈用了6s，若车轮的半径是28cm，求（1）车轮转动的周期、频率、转速和角速度。（2）车轮边缘上一点的线速度。（3）这个同学骑车前进的速度。解（1）当转速以r/s为单位时，其数值与频率相等，即

(3)车轮边缘上的点转一圈时，车前进一个圆周长，所以，车前进的速度为(2)三、向心力

1、定义做圆周运动的物体，受到的沿半径指向圆心的力，称向心力(图4.1-2)·OvFFvFv图4.1-2角速度2．向心力的大小与哪些因素有关如图所示，使一小球在水平面内做匀速圆周运动，请观察小球所需向心力的大小与哪些因素有关呢?

结论向心力的大小，与物体的质量、线速度和圆周半径有关。与向心力的大小有关因素（视频）3．向心力的大小如图所示的实验证明，向心力F的大小，与物体质量m正比，与线速度v的二次方成正比，与圆周的半径R成反比，即向心力演示器（视频）或在SI单位中,F的单位为N，m的单位为kg，v的单位为m/s，ω

的单位为rad/s，R的单位为mGF向FN图4.1-2(1)合力提供向心力，如火车在铁路转弯处的运动外轨略高于内轨（图4.1-2）。月球绕地球近似做匀速圆周运动（动画）（2）地球引力提供向心力（如图）（3）绳子的拉力（弹力）提供向心力（如图）小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动（动画）（4）摩擦力提供的向心力（如图）圆盘上的物体随圆盘一起做匀速圆周运动（动画）FvO

4．向心力对物体的作用产生的向心加速度（1）定义

由向心力产生的加速度叫做向心加速度。（3）向心加速度的大小。an（2）方向

总是沿半径指向圆心（图4.1-3）图4.1-3

例2一飞轮直径为70cm，转速为3000r/min，若轮边缘上有一质量为150g的螺钉，则作用在螺钉上的向心力有多大？解Rm=150g=0.15kg1s50r3000n-==min练习

1．匀速圆周运动的向心加速度的方向

，向心加速度大小描述线速度

变化的快慢。沿半径指向圆心方向

2．为什么说匀速圆周运动是变速运动？答：因为线速度的方向在不断发生变化。

3．人造地球卫星绕地球的运动可以近似地看做匀速圆周运动，若卫星距地面的高度是9×105