高中物理 匀速圆周运动实例总结解剖

匀速圆周运动专题从现行高中知识体系来看，匀速圆周运动上承牛顿运动定律，下接万有引力，因此在高一物理中占据极其重要的地位，同时学好这一章还将为高二的带电粒子在磁场中的运动及高三复习中解决圆周运动的综合问题打下良好的基础。

（一）基础知识1. 匀速圆周运动的基本概念和公式（1）线速度大小，方向沿圆周的切线方向，时刻变化；（2）角速度，恒定不变量；（3）周期与频率；（4）向心力，总指向圆心，时刻变化，向心加速度，方向与向心力相同；（5）线速度与角速度的关系为，、、、的关系为。

所以在、、中若一个量确定，其余两个量也就确定了，而还和有关。

2. 质点做匀速圆周运动的条件（1）具有一定的速度；（2）受到的合力（向心力）大小不变且方向始终与速度方向垂直。

合力（向心力）与速度始终在一个确定不变的平面内且一定指向圆心。

3. 向心力有关说明向心力是一种效果力。

任何一个力或者几个力的合力，或者某一个力的某个分力，只要其效果是使物体做圆周运动的，都可以认为是向心力。

做匀速圆周运动的物体，向心力就是物体所受的合力，总是指向圆心；做变速圆周运动的物体，向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力，合外力的另一个分力沿着圆周的切线，使速度大小改变，所以向心力不一定是物体所受的合外力。

（二）解决圆周运动问题的步骤1. 确定研究对象；2. 确定圆心、半径、向心加速度方向；3. 进行受力分析，将各力分解到沿半径方向和垂直于半径方向；4. 根据向心力公式，列牛顿第二定律方程求解。

基本规律：径向合外力提供向心力，，则，由，，所以，故，2. 水平面内的圆周运动转盘：物体在转盘上随转盘一起做匀速圆周运动，物体与转盘间分无绳和有绳两种情况。

无绳时由静摩擦力提供向心力；有绳要考虑临界条件。

例1：如图2所示，水平转盘上放有质量为m的物体，当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为零）。

物体和转盘间的最大静摩擦力是其正压力的倍。

匀速圆周运动的实例分析匀速圆周运动的实例分析一. 教学内容：匀速圆周运动的实例分析二. 具体知识：知识点1 火车、汽车、飞机等的转弯1. 火车转弯（1）火车车轮的结构特点火车的车轮有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构特点，主要是有助于固定火车运动的轨迹（如图所示）。

（2）如果转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力，如图所示，但火车质量太大，单靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。

（3）如果在转弯处使外轨略高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，这就减轻了轮缘与外轨的挤压，在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力的合力来提供（如图所示）。

设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为，由图得向心力为，由牛顿第二定律得，所以。

即火车转弯的规定速度。

（4）对火车转弯时速度与向心力的讨论a. 当火车以规定速度转弯时，等于向心力，这时轮缘与内、外轨均无侧压力。

b. 当火车转弯速度时，小于向心力，外轨向内挤压轮缘，提供侧压力，与共同充当向心力。

c. 当火车转弯速度时，大于向心力，内轨向外挤压轮缘，产生的侧压力与共同充当向心力。

2. 汽车转弯在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力，是由车轮与路面间的静摩擦力提供的，即，因为静摩擦力最大不能超过最大静摩擦力，故要求车子转弯时，车速不能太大和转弯半径不能太小。

思考：在高速公路的转弯处，路面造得外高内低是什么原因？3. 飞机转弯飞机在空中转弯时，其机翼是倾斜的，飞机受到竖直向下的重力和垂直于机翼的升力作用，其合力提供转弯所需要的向心力。

第4课时 匀速圆周运动实例分析基础知识1．圆周运动的动力学问题做匀速圆周运动的物体所受合外力提供向心力，即F 合=F 向，或F 合=2v m r =2m r ω=224m r Tπ。

注意：匀速圆周运动解题步骤：⑴明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找出圆心和半径⑵确定研究对象在某位置（某时刻）所处状态，进行受力分析，作出受力分析图，找出向心力的来源⑶根据向心力公式F 向= m ω2r=m v 2/r=m ωv=m （2π/T ）2r 列方程，取“向心”方向为正⑷检查结果的合理性，并进行必要的分析讨论。

2、匀速圆周运动的实例分析 （1）汽车过拱桥：汽车通过拱形桥时的运动可以看做圆周运动，质量为m 的汽车以速度v 通过拱形桥最高点时，若桥面的圆弧半径为R ，则此时汽车对拱桥的压力为多大？,压力为零,汽车开始做平抛运动（2）旋转秋千---圆锥摆小球做圆锥摆运动时细绳长L ，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。

（3）火车拐弯问题： 由于火车的质量比较大，火车拐弯时所需的向心力就很大。

如果铁轨内外侧一样高，则外侧轮缘所受的压力很大，容易损坏；实用中使外轨略高于内轨，从而重力，铁轨支持力和侧向压力的合力提供火车拐弯时所需的向心力。

如图，内外轨间的距离为d ，内外轨的高度差为h注意：若火车实际速度大于v 0，则 轨将受到侧向压力，若火车实际速度小于v 0，则 轨将受到侧向压力。

2．竖直平面内的圆周运动中的临界问题(1)轻绳模型： 一轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动。

小球能到达最高点（刚好做圆周运动）的条件是小球的重力恰好提供向心力，即2v mg m R=，这时的速度是做圆周运动的最小速度min v 。

(2)轻杆模型： 一轻杆系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球能到达最高点（刚好做圆周运动）的条件是在最高点的速度v ≥0. （1）当0v =时，杆对小球的支持力等于小球的重力； （2）当0v <<时，杆对小球的支持力小于小球的重力；（3）当v = （4）当v >针对训练：如图所示，杆长为L ，杆的一端固定一质量为m 的小球，杆的质量忽略不计，整个系统绕杆的另一端在竖直平面内的作圆周运动，求：（1）小球在最高点时速率v A为多大时，才能使杆对小球m 的作用力为零？（2）如m=0.5kg ，L=0.5m ，v A =0.4m/s ，则在最高点A 时，杆对小球m 的作用力是多大？是推力还是拉力？（3）当小球在最高点时的速度为4m/s 时，杆对球的作用力是多大？是推力还是拉力？重点难点例析一、圆周运动的动力学问题解决有关圆周运动的动力学问题，首先要正确对做圆周运动的物体进行受力分析，必要时建立坐标系，求出物体沿半径方向的合外力，即物体做圆周运动时所能提供的向心力，再根据牛顿第二定律等规律列方程求解。

高一物理匀速圆周运动的实例分析【本讲主要内容】匀速圆周运动的实例分析本节主要学习如何解决匀速圆周运动的有关问题【知识掌握】【知识点精析】（1）解决匀速圆周运动的有关问题，首先要明确匀速圆周运动的各物理量（线速度、角速度、轨道半径、周期和向心加速度）之间的关系。

正确分析物体的受力，确定向心力。

由牛顿运动定律可知，产生加速度的力是物体受到的各个力的合力。

因此产生向心加速度的力是向心力，向心力一般是由合力提供，在具体问题中也可以是由某个实际的力提供，如拉力、重力、摩擦力等。

要注意虽然圆周运动向心加速度公式Rv R a 22=ω=是从匀速圆周运动推出的，但是它也适用于非匀速圆周运动情况，可以是瞬时关系。

主要思路是和牛顿第二定律相结合。

对匀速圆周运动物体进行动力学分析的一般步骤是：①首先确定研究对象；②对研究对象进行受力分析，画出受力图；③将物体所受力进行正交分解，寻找向心力来源；（正交的方向为与半径平行和与半径垂直两方向）。

④列出半径方向合力等于向心力方程，求解。

（2）在水平面内的匀速圆周运动,一般的情况是绳的拉力或静摩擦力提供向心力，主要任务是对物体进行受力分析找到向心力的来源，再列方程求解。

（3）在竖直平面内做圆周运动问题，两种典型的临界问题，会分析判断临界时的速度和受力特征。

①小球在绳子或轨道的作用下在竖直面内做圆周运动的问题：临界条件：在最高点绳或轨道对小球没有力的作用 ，只受重力的作用，所以重力提供向心力，即r mv mg /2=，gr v =,此情况下重力提供小球做圆周运动的最小的向心力，所以此时的速度是小球通过最高点的最小速度。

所以小球在绳的作用下或在轨道上能够做圆周运动，通过最高点的速度应gr v ≥。

②小球在杆的作用下在竖直面内做圆周运动：杆可以对小球提供拉力也可以提供支持力，所以小球在最高点所受的最小合力为零，所以通过最高点的最小速度为零。

遇到此问题时假设杆对研究对象的力是拉力或是支持力，利用合力提供向心力列方程，求得此力是正值，说明假设成立，否则不成立。

第6单元：匀速圆周运动实例分析1. 引言本文档将对匀速圆周运动进行实例分析。

匀速圆周运动是物理学中的一种基本运动形式，常见于日常生活和科学研究中。

通过本文档的实例分析，读者将能够更加深入地理解匀速圆周运动的原理和特点。

2. 实例分析2.1 摆钟的运动摆钟是人们生活中常见的物理装置，其运动可以用匀速圆周运动来描述。

我们以一只简单的摆钟为例进行分析。

2.1.1 描述摆钟的主要部件是一个固定在顶部的假想杆，杆上悬挂一个质点。

当摆钟处于静止状态时，质点位于其平衡位置。

当摆钟受到外力，如手指的轻推时，质点将围绕杆进行匀速圆周运动，同时产生切向加速度和向心加速度。

2.1.2 特点摆钟的匀速圆周运动具有以下特点： - 频率恒定：摆钟的频率，即每秒钟摆动的次数，是固定不变的。

- 振幅恒定：摆钟的振幅，即摆动的最大角度，是恒定的。

- 周期恒定：摆钟的周期，即每次摆动所需的时间，是恒定的。

2.2 行车过弯行车过弯是日常生活中常见的场景，其中涉及到车辆的匀速圆周运动。

我们以一辆汽车在弯道上行驶为例进行分析。

2.2.1 描述当汽车行驶在一条弯道上时，车辆会受到向心力的影响，从而产生向心加速度。

这种向心加速度使得车辆朝向弯道的中心倾斜，并围绕弯道进行匀速圆周运动。

2.2.2 特点行车过弯的匀速圆周运动具有以下特点： - 车辆倾斜：车辆在弯道中倾斜的程度取决于弯道的半径和车辆的速度。

半径越小，速度越大，车辆倾斜的角度越大。

- 转向力：为了保持匀速圆周运动，车辆需要施加转向力，以克服向心力的影响。

转向力由汽车转向系统提供。

3. 结论通过以上的实例分析，我们可以总结出匀速圆周运动的一些共同特点： - 频率恒定：匀速圆周运动的频率始终保持不变。

- 周期恒定：匀速圆周运动的周期始终保持不变。

- 向心加速度：匀速圆周运动中的物体会受到向心力的作用，产生向心加速度。

- 永远不停止：匀速圆周运动的物体将永远在圆周上运动，除非受到外力干扰。

第四讲匀速圆周运动向心力及实例分析精讲知识梳理1．匀速圆周运动的定义(1)轨迹是圆周的运动叫圆周运动。

(2)质点沿圆周运动，如果在相同时间里通过的弧长相等，这种运动叫匀速圆周运动。

(3)匀速圆周运动是最简单的圆周运动形式，也是最基本的曲线运动之一。

(4)匀速圆周运动是一种理想化的运动形式。

许多物体的运动接近这种运动，具有一定的实际意义。

一般圆周运动，也可以取一段较短的时间(或弧长)看成是匀速圆周运动。

2．周期(1)物体做匀速圆周运动时，运动一周所用的时间。

(2)周期用符号T表示，单位是秒。

(3)周期是反映重复性运动的运动快慢的物理量。

它从另一个角度描述了物体的运动。

3．线速度(1)物体做匀速圆周运动时，通过的弧长s跟通过这段弧长所用时间t的比值，叫运动物体线速度大小。

线速度的方向为圆周上某点的切线方向。

(2)线速度的计算公式：(3)线速度的意义：线速度实质上还是物体某一时刻的瞬时速度，虽然是用弧长和时间的比定义了速度大小，但当时间t趋于零时，弧长和为区别角速度而取名为线速度。

4．角速度转过这些角度所用时间t的比值，叫物体做匀速圆周运动的角速度。

(2)角速度计算公式：(3)角速度单位为：弧度/秒(rad/s)。

(4)角速度是矢量，方向为右手螺旋法则的大拇指的指向。

(5)角速度是描述转动快慢的物理量。

在描述转动效果时，它比用线速度描述更具有代表性。

5．向心加速度(1)匀速圆周运动的加速度方向匀速圆周运动的速度大小不变，速度的方向时刻在变，由于速度方向的变化，质点一定具有加速度，该加速度反映速度方向变化的快慢，该加速度的方向沿着半径指向圆心。

设质点沿半径是r的圆周做匀速圆周运动，在某时刻它处于A点，速度是vA，经过很短时间Δt 后，运动到B点，速度为vB。

根据矢量合成的三角形法则可知，矢量vA与Δv之和等于vB，所以Δv是质点在A点时的加速度。

如图4-20。

时Δv便垂直于vA。

而vA是圆的切线，故Δv是指向圆心的。

匀速圆周运动的实例分析引言匀速圆周运动是物理学中常见且重要的一类运动形式，它指的是一个物体沿着圆周以恒定的速度运动。

在实际生活中，我们可以观察到许多匀速圆周运动的例子，比如地球围绕太阳的公转、月球围绕地球的运动等。

本文将通过分析一个常见的匀速圆周运动的实例，深入探讨匀速圆周运动的特点和相关的物理概念。

实例分析假设有一个质点A在水平桌面上以匀速做圆周运动。

质点A的半径为R，运动的周期为T，角速度为ω。

运动的特点匀速圆周运动具有以下几个特点：1.质点在圆周上的位移大小保持恒定，即每经过一个周期T，质点的位移为2πR。

2.质点在圆周上的速度大小保持恒定，即质点A每单位时间所走过的弧长相等。

3.质点所受的向心力大小为常数，向心力的方向指向圆心。

运动的物理概念在分析匀速圆周运动时，我们需要了解以下几个重要的物理概念：1.角速度（ω）：角速度指的是物体在单位时间内绕定点旋转的角度，单位为弧度/秒。

2.周期（T）：周期指的是物体完成一个完整循环所需要的时间，单位为秒。

3.向心力（F）：向心力指的是物体在匀速圆周运动中所受的向心方向的力，其大小由以下公式给出：向心力公式向心力公式其中，m为质点的质量，v为质点在圆周上的速度大小，R为圆周的半径。

运动的实例分析在本实例中，质点A以匀速做圆周运动，角速度为ω。

根据角速度和周期的关系，我们可以得到以下公式：周期与角速度的关系周期与角速度的关系根据质点A运动的周期和半径，我们可以计算出质点A在圆周上的速度大小v：速度公式速度公式根据向心力的公式，可以计算出质点A所受的向心力F：向心力公式向心力公式实例分析的结论通过对这个匀速圆周运动实例的分析，我们可以得出以下结论：1.在匀速圆周运动中，质点的位移大小和速度大小保持恒定。

2.匀速圆周运动的周期与角速度成反比关系，周期越大，角速度越小。

3.匀速圆周运动中，质点所受的向心力大小与速度的平方成正比，与半径的倒数成反比。

结论匀速圆周运动是一个重要的物理概念，我们可以通过实际例子和物理公式来深入理解和分析匀速圆周运动的特点。

5.5匀速圆周运动的实例分析2[优秀范文五篇]第一篇：5.5 匀速圆周运动的实例分析2匀速圆周运动的实例分析一、教学目标1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。

会在具体问题中分析向心力的来源。

2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。

会求变速圆周运动中，物体在特殊点的向心力和向心加速度。

3、培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法。

二、重点难点重点：找出向心力的来源，理解并掌握在匀速圆周运动中合外力提供向心力，能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题。

难点：理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特殊的力；向心力来源的寻找；临界问题中临界条件的确定。

三、教学方法讲授、分析、推理、归纳四、教学用具说明火车转弯的实物模型五、教学过程新课引入：分析和解决匀速圆周运动的问题，关键是把向心力的来源弄清楚。

本节课我们应用向心力公式来分析几个实际问题。

（一）、关于向心力的来源1、向心力是按效果命名的力；2、任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；3、不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用力以外，还要另外受到向心力作用。

（二）、运用向心力公式解题的步骤1、明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。

2、确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力。

3、建立以向心方向为正方向的坐标，找出向心方向的合外力，根据向心力公式列方程。

4、解方程，对结果进行必要的讨论。

（三、）实例1：火车转弯火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于零。

当火车转弯时，它在水平方向做圆周运动。

是什么力提供火车做圆周运动所需的向心力呢？1、分析内外轨等高时向心力的来源（运用模型说明）（1）此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。