高一物理圆周运动知识点及习题

提供水做圆周运动的向心力。

(1)杯子在最高点的最小速度v min ＝(gL)1/2(2)当杯子在最高点速度为v 1>v min 时，杯子内的水对杯底有压力，若计算中求得杯子在最高点速度v 2<v min ，则杯子不能到达最高点．若“水流星”问题中杯子中水的质量为m ，当在最高点速度为v 2>v min 时，水对杯底的压力为多大? 5.斜面、悬绳弹力的水平分力提供加速度a ＝gtan α的问题 a ．斜面体和光滑小球一起向右加速的共同加速度a ＝gtan α 因为F 2＝F N cos α＝mg F 1＝F N sin α＝ma 所以a ＝gtan αb ．火车、汽车拐弯处把路面筑成外高内低的斜坡，向心加速度和α的关系仍为a ＝gtan α，再用tan α＝h/L,a ＝v 2/R 解决问题．c ．加速小车中悬挂的小球、圆锥摆的向心加速度、光滑锥内不同位置的小球，都有a ＝gtan α的关系．6.典型的非匀速圆周运动是竖直面内的圆周运动这类问题的特点是：由于机械能守恒，物体做圆周运动的速率时刻在改变，物体在最高点处的速率最小，在最低点处的速率最大。

物体在最低点处向心力向上，而重力向下，所以弹力必然向上且大于重力；而在最高点处，向心力向下，重力也向下，所以弹力的方向就不能确定了，要分三种情况进行讨论。

1．如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直面内作圆周运动通过最高点，弹力只可能向下，如绳拉球。

这种情况下有mg Rmv mg F ≥=+2即gR v ≥，否则不能通过最高点。

①临界条件是绳子或轨道对小球没有力的作用，在最高点v =Rg ．②小球能通过最高点的条件是在最高点v >Rg ．③小球不能通过最高点的条件是在最高点v <Rg ．2．弹力只可能向上，如车过桥。

在这种情况下有：gR v mg Rmv F mg ≤∴≤=-,2，否则车将离开桥面，做平抛运动。

3．弹力既可能向上又可能向下，如管内转（或杆连球、环穿珠）。

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（三）常见问题及处理要点1. 皮带传动问题例1：如图1所示，为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则（）A. a点与b点的线速度大小相等B. a点与b点的角速度大小相等C. a点与c点的线速度大小相等D. a点与d点的向心加速度大小相等图1解析：皮带不打滑，故a、c两点线速度相等，选C；c点、b点在同一轮轴上角速度相等，半径不同，由，b点与c点线速度不相等，故a与b线速度不等，A错；同样可判定a与c角速度不同，即a与b角速度不同，B错；设a点的线速度为，则a点向心加速度，由，，所以，故，D 正确。

一、知识回顾：1．圆周运动：运动轨迹为的质点的运动。

2．匀速圆周运动：运动轨迹为且质点在相等时间内通过的相等的运动。

它是运动。

3．线速度v：在圆周运动中，质点通过的跟通过这段所用的比值。

表达式：，单位：。

4．角速度ω：在圆周运动中，质点转过的跟转过这个所用的比值。

表达式：，单位：。

5．周期T：做匀速圆周运动的物体运动所用的时间。

T==。

6．转速n：做匀速圆周运动的物体在时间内转过的。

n=，单位；或n=，单位。

7．向心加速度：做匀速圆周运动的物体所具有的指向圆心的加速度。

向心加速度与速度方向，总是指向，只改变速度的，不改变速度的。

a n===。

8．向心力：做圆周运动的物体受到的与速度方向，总是指向，用来改变物体运动的力。

F n===。

向心力是指向圆心的合力，是按照______命名的，并不是物体另外受到的力，向心力可以是重力、________、__________等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某一种力的。

9．解题时常用的两个结论：①固定在一起共轴转动的物体上各点的相同；②不打滑的摩擦传动和皮带传动的两轮边缘上各点的大小相等。

二、针对训练：1．（单选）对于做匀速圆周运动的物体，下列说法错误．．的是（）A．线速度不变.B．线速度的大小不变C．转速不变D．周期不变2．（单选）一质点做圆周运动，速度处处不为零，则其中正确的是（）①任何时刻质点所受的合力一定不为零②任何时刻质点的加速度一定不为零③质点速度的大小一定不断变化④质点速度的方向一定不断变化A．①②③B．①②④.C．①③④D．②③④3．（单选）做匀速圆周运动的质点是处于（）A．平衡状态B．不平衡状态.C．速度不变的状态D．加速度不变的状态4．（单选）匀速圆周运动是（）A．匀速运动B．匀加速运动C．匀减速运动D．变加速运动.5．（单选）下列关于向心加速度的说法中，正确的是（）A ．向心加速度的方向始终与速度的方向垂直.B ．向心加速度的方向可能与速度方向不垂直C ．向心加速度的方向保持不变D ．向心加速度的方向与速度的方向平行6．（单选）如图所示，在皮带传动装置中，主动轮A 和从动轮B 半径不等，皮带与轮之间无相对滑动，则下列说法中正确的是（）A ．两轮的角速度相等B ．两轮边缘的线速度大小相等.C ．两轮边缘的向心加速度大小相等D ．两轮转动的周期相同7．（单选）一个闹钟的秒针角速度为（） A ．πrad/s B ．2πrad/s C ．60πrad/s D ．30πrad/s.8．（单选）甲、乙、丙三个物体，甲放在广州，乙放在上海，丙放在北京．当它们随地球一起转动时，则（） A ．甲的角速度最大、乙的线速度最小 B ．丙的角速度最小、甲的线速度最大 C ．三个物体的角速度、周期和线速度都相等 D ．三个物体的角速度、周期一样，丙的线速度最小.9．如图所示，直径为d 的纸制圆筒以角速度ω绕垂直纸面的轴O 匀速转动(图示为截面)．从枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒．若子弹在圆筒旋转不到半周时，在圆周上留下a 、b 两个弹孔，已知aO 与bO 夹角为θ，求子弹的速度。

圆周运动模块一圆周运动的描述知识导航1．圆周运动的定义质点的运动轨迹是圆周的运动叫“圆周运动”。

2．圆周运动的描述（1）线速度v =∆l∆t（2）角速度ω=∆θ∆t（3）周期T =2π=2πr ωv（4）频率f =1T（5）转速n（6）线速度与角速度的关系v=ωr实战演练【例1】关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下面说法中正确的是（）A．线速度大的角速度一定大B．线速度大的周期一定小C．角速度大的半径一定小D．角速度大的周期一定小【例2】如图所示，电风扇在闪光灯下运转，闪光灯每秒闪30 次，风扇转轴O 上装有3 个扇叶，它们互成120︒角，当风扇转动时，观察者感觉扇叶不动，则风扇转速可能是（）A．600r/min B．900r/min C．1200r/min D．3000r/min模块二常见传动装置知识导航1．共轴传动模型同转动轴的各点加速度ω相等，而线速度v 与转动半径r 呈正比2．皮带传动模型当皮带不打滑时，与传动皮带连接的两轮边缘各点线速度v 大小相等，角速度ω与半径r 呈反比实战演练【例3】如图所示为一皮带传送装置，A、B 分别是两轮边缘上的两点，C处在O1 轮上，且有r A = 2r B = 2r C ，则下列关系正确的有（）A．vA =vBC．vA =vCB．ωA =ωBD．ωA =ωC【例4】如图所示为一个皮带传动装置。

右轮的半径为r ，a 是其边缘上的一点。

左轮是一组塔轮，大轮半径为4r ，小轮半径为2r 。

b 点在小轮上，距圆心的距离为r ，c、d 两点分别位于小轮和大轮的边缘上。

假设在传动过程中皮带不打滑，求图中a、b、c、d 各点的线速度之比和角速度之比。

【例5】如图所示，一种向自行车车灯供电的小型发电机的上端有一半径r= 1.0cm 的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘接触。

当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力。

自行车车轮的半径R0 = 35.0cm ，小齿轮的半径R1= 4.0cm ，大齿轮的半径R2=10.0cm 。

高一辅导讲义1圆周运动基础知识归纳与经典例题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）。

③向心力可以是某几个力的合力，也可以是某个力的分力。

例如，用细绳拴着质量为m 的物体，在竖直平面内做圆周运动到最低点时，其向心力由绳的拉力和重力（mg T F −=拉向）两个力的合力充当。

而在圆锥摆运动中，小球做匀速圆周运动的向心力则是由重力的分力（θtan mg F =向，其中θ为摆线与竖直轴的夹角）充当，因此决不能在受力分析时沿圆心方向多加一个向心力。

④物体做匀速圆周运动所需向心力大小可以表示为：2222T r mr mr m ma F ω====二、描述圆周运动的物理量1．线速度（1）物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢．（2）方向：质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向．（3）大小：v ＝s /t （s 是t 时间内通过的弧长）．2．角速度（1）物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢．（2）大小：ω＝φ/t （rad/s），φ是连接质点和圆心的半径在t 时间内转过的角度． 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做周期．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 、ω、T、f 的关系所示，由于轮胎太旧，d处 图4—2—9，用细线把两球连起来，当盘架匀速转动时，两小球刚好能与。

高一物理【圆周运动的综合分析】学习资料+习题（人教版）水平面内的圆周运动的临界问题1．与摩擦力有关的临界问题(1)物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力，如果只是摩擦力提供向心力，则有F f＝m v2r，静摩擦力的方向一定指向圆心。

(2)如果除摩擦力外还有其他力，如绳两端连接物体，其中一个物体竖直悬挂，另外一个物体在水平面内做匀速圆周运动，此时存在一个恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件(静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向分别为沿半径背离圆心和沿半径指向圆心)。

2．与弹力有关的临界问题压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零。

绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等。

3．解决圆周运动临界问题的一般思路(1)要考虑达到临界条件时物体所处的状态。

(2)分析该状态下物体的受力特点。

(3)结合圆周运动知识，列出相应的动力学方程分析求解。

如图所示，两绳系一质量为m＝0.1 kg的小球，上面绳长L＝2 m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30°与45°，问球的角速度在什么范围内，两绳始终伸直？[解析]两绳都张紧时，小球受力如图所示，当ω由0逐渐增大时，ω可能出现两个临界值。

(1)BC恰好拉直，但F T2仍然为零，设此时的角速度为ω1，则有F x＝F T1sin 30°＝mω12L sin 30°F y＝F T1cos 30°－mg＝0联立解得ω1≈2.40 rad/s。

(2)AC由拉紧转为恰好拉直，则F T1已为零，设此时的角速度为ω2，则有F x＝F T2sin 45°＝mω22L sin 30°F y＝F T2cos 45°－mg＝0联立解得ω2≈3.16 rad/s。

可见，要使两绳始终伸直，ω必须满足2．40 rad/s≤ω≤3.16 rad/s[答案] 2.40 rad/s≤ω≤3.16 rad/s[名师点评]处理水平面内圆周运动临界问题时的两点注意(1)确定临界条件：判断题述的过程存在临界状态之后，要通过分析弄清临界状态出现的条件，并以数学形式表达出来。

高一物理曲线运动解析及经典例题1、平抛运动规律：1）平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。

其各方向的速度与位移如下：①水平方向：0x v v = ， 0x v t = ，0x a =②竖直方向：y v gt = ， 212y gt=， y a g = ③合速度：22220()x y v v v v gt =+=+， tan y xv v θ=④合位移：22s x y =+ ， tan yxβ=⑤运动时间由高度决定，与初速度0v 无关，即： 2/th g =；水平距离002/x v t v h g == 2）处理平抛物体的运动时应注意：①水平方向和竖直方向的两个分运动是相互独立的，其中每个分运动都不会因另一个分运动的存在而受到影响；但两个运动是同时发生的。

②水平方向和竖直方向的两个分运动具有等时性，运动时间由高度决定，与v 0无关； ③平抛运动是匀加速曲线运动；④解决平抛运动问题是利用“四个公式”，“三个速度”之间的关系进行求解推论3：平抛运动的末速度的反向延长线交平抛运动水平位移的中点。

推论4：平抛运动的物体经时间t 后，其速度t v 与水平方向的夹角为α，位移s 与水平方向的夹角为β，则有βαtan 2tan =3、圆周运动规律1、匀速圆周运动：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。

①周期（T ）：做圆周运动物体一周所用的时间。

②线速度：2s rv t T π∆==∆（弧长与时间的比值，m/s ），方向沿轨迹切线方向。

描述质点沿切线方向运动的快慢。

③角速度：2t Tθπω∆==∆（角的单位是弧度），描述质点绕圆心转动的快慢。

④转速(n)：描述单位时间内转动多少。

n=1/T (r/s) ⑤线速度与角速度的关系：v r ω=⑥向心加速度：2222()n v a r v r Tπωω====，指向圆心，方向时刻在变化；描述线速度方向改变的快慢。

第三节圆周运动【知识清单】（一）匀速圆周运动的概念1、质点沿圆周运动，如果______________________________，这种运动叫做匀速圆周运动。

2、匀速圆周运动的各点速度不同，这是因为线速度的______时刻在改变。

（二）描述匀速圆周运动的物理量1、匀速圆周运动的线速度大小是指做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值。

方向沿着圆周在该点的切线方向。

2、匀速圆周运动的角速度是指做圆周运动的物体与圆心所连半径转过的角度跟所用时间的比值。

3、匀速圆周运动的周期是指____________________________所用的时间。

（三）线速度、角速度、周期1、线速度与角速度的关系是V=ωr ，角速度与周期的关系式是ω=2π/T。

2、质点以半径r=0.1m绕定点做匀速圆周运动，转速n=300r/min，则质点的角速度为_______rad/s,线速度为_______m/s。

3、钟表秒针的运动周期为_______s，频率为_______Hz，角速度为_______rad/s。

（四）向心力、相信加速度1、向心力是指质点做匀速圆周运动时，受到的总是沿着半径指向圆心的合力，是变力。

2、向心力的方向总是与物体运动的方向_______，只是改变速度的_______，不改变线速度的大小。

3、在匀速圆周运动中，向心加速度的_______不变，其方向总是指向_______，是时刻变化的，所以匀速圆周运动是一种变加速曲线运动。

4、向心加速度是由向心力产生的，在匀速圆周运动中，它只描述线速度方向变化的快慢。

5、向心力的表达式_______________。

向心加速度的表达式_______________。

6、向心力是按照效果命名的力，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_______，它就是物体所受的向心力。

7、火车拐弯时，如果在拐弯处内外轨的高度一样，则火车拐弯所需的向心力由轨道对火车的弹力来提供，如果在拐弯处外轨高于内轨，且据转弯半径和规定的速度，恰当选择内外轨的高度差，则火车所需的向心力完全由__________和________的合力来提供。

1．物体的运动轨迹是圆的运动叫圆周运动圆周运动圆周运动是变速．．速率．．运动，“速”特指匀速圆周运动：质点沿圆周运动，任意．．相等时间内通过的圆弧长度相等（但任意相等时间内，位移大小．．相等）2．线速度：方向：切线方向单位：m/s角速度：方向：右手螺旋定则单位：rad/s转速(n)：质点在单位时间内转过的圈数。

单位：r/s或r/min周期(T)：质点转动一周所用的时间。

单位：s3．几个有用的结论：①同轴转动的物体上各点转动的周期和角速度均相同②皮带不打滑时，皮带上各点和轮子边缘．．各点的线速度大小相等③两齿轮间不打滑时，两轮边缘．．各点的线速度大小相等4．向心力狭隘定义：物体做圆周运动时，所受的沿半径指向圆心方向的力(合力)。

向心力广义定义：质点（或物体）作曲线运动时所需的指向曲率中心的力，又称法向力。

向心力简单定义：改变物体运动方向的力．．．．．．．．．．。

5．对向心力的理解：①向心力是物体所受到的指向圆心方向的合力的新名字．．．，故受力分析时，不能“强迫”物体再受一个向心力．．．．．．．，只能思考，是由哪些力去“充当”“提供”向心力。

②不是因为物体做圆周运动而产生了向心力，而是因为物体受到指向圆心的力(向心力)才做圆周运动。

③向心力是从力的作用效果．．角度来命名的，它不是具有确定性质的某种类型的力。

相反，任何性质的力都可以作为向心力。

④向心力来源：它可是某种性质的一个力，或某个力的分力，还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。

⑤向心力总指向圆心，时刻垂直于速度方向，故向心力只能改变速度的方向，不能改变速度的大小。

6．向心加速度：与向心力相呼应的加速度，指向圆心，总垂直于速度方向。

匀速圆周运动是变速运动，是变加速．．．运动（加速度方向在变）。

7．变速圆周运动和匀速圆周运动的特点：8．圆周运动方程F合== 的理解：左边F合是外界(如绳子)实际提供的．．．力右边是物体做圆周运动需要的．．．力的大小等号的含义是：“满足”、“提供”、“充当”①F合= 时，物体刚好．．能做圆周运动；②F合< 时，物体做离心运动；③F合> 时，物体做近心运动。

圆周运动知识点与经典练习一、圆周运动的基本概念圆周运动是指物体沿着圆周路径进行的运动。

在圆周运动中，物体的运动轨迹是一个圆，其速度方向不断变化。

1、线速度（v）线速度是物体在圆周运动中通过的弧长与所用时间的比值。

线速度的大小等于弧长除以时间，即 v ＝Δs/Δt。

线速度的方向沿圆周的切线方向。

2、角速度（ω）角速度是物体在单位时间内转过的角度。

角速度的大小等于角度的变化量除以时间，即ω ＝Δθ/Δt。

角速度的单位是弧度每秒（rad/s）。

3、周期（T）和频率（f）周期是物体做圆周运动一周所用的时间，频率则是单位时间内完成圆周运动的次数。

它们之间的关系是 T ＝ 1/f。

4、转速（n）转速是指物体单位时间内转过的圈数，单位通常为转每秒（r/s）或转每分钟（r/min）。

二、圆周运动的线速度、角速度、周期之间的关系1、线速度与角速度的关系v ＝ωr，其中 r 是圆周运动的半径。

2、线速度与周期的关系v ＝2πr/T3、角速度与周期的关系ω ＝2π/T三、向心加速度向心加速度是描述物体在圆周运动中速度方向变化快慢的物理量。

向心加速度的大小为 a ＝ v²/r ＝ω²r，方向始终指向圆心。

四、向心力1、向心力的定义向心力是使物体做圆周运动的力，其方向始终指向圆心。

2、向心力的来源向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，还可以由某个力的分力提供。

3、向心力的大小F ＝ ma ＝ mv²/r ＝mω²r五、常见的圆周运动模型1、水平圆盘上的物体随圆盘转动当圆盘匀速转动时，物体受到的摩擦力提供向心力。

若摩擦力不足以提供所需的向心力，物体将相对圆盘滑动。

2、圆锥摆摆球在水平面内做圆周运动，摆线的拉力和重力的合力提供向心力。

3、汽车在弯道上行驶汽车在水平弯道上转弯时，地面对汽车的摩擦力提供向心力。

为了安全，弯道通常设计成外高内低的倾斜路面，以减小对摩擦力的依赖。

4、拱形桥和凹形桥汽车通过拱形桥的最高点时，重力和支持力的合力提供向心力；通过凹形桥的最低点时，支持力和重力的合力提供向心力。