匀速圆周运动基本模型归纳总结圆筒模型
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高三物理匀速圆周运动知识点总结【汇总三篇】高三物理匀速圆周运动知识点总结(实用)经了解,有关的质点沿圆周运动,如果是在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等,这种运动就叫做“匀速圆周运动”。
那么,匀速圆周运动是圆周运动中,最常见和最简单的运动(因为速度是矢量,所以匀速圆周运动实际上是指匀速率圆周运动)。
内容导航高三物理匀速圆周运动知识点总结怎么快速提高物理成绩高中物理有哪些学习技巧高三物理匀速圆周运动知识点总结1.运动条件做匀速圆周运动的充要条件是:具有初速度(初速度不为零)总是服从一个恒定的大小,方向垂直于速度方向,并且在速度方向的同一侧。
2.计算公式1)v(线速度)=ΔS/Δt=2πr/T=ωr=2πrn(S代表弧长,t代表时间,r代表半径,n代表转速)2)ω(角速度)=Δθ/Δt=2π/T=2πn(θ表示角度或者弧度)3)T(周期)=2πr/v=2π/ω=1/n4)n(转速)=1/T=v/2πr=ω/2π5)Fn(向心力)=mrω2=mv2/r=mr4π/T2=mr4π2n26)an(向心加速度)=rω2=v2/r=r4π2/T2=r4π2n27)vmin=√gr(过最高点时的条件)8)fmin(过最高点时的对杆的压力)=mg-(有杆支撑)9)fmax(过最低点时的对杆的拉力)=mg+(有杆)3.匀速圆周运动的物理量线速度v①意义:描述质点沿圆弧运动的快慢的物理量,线速度越大,质点沿圆弧运动越快。
②定义:线速度的大小等于质点通过的弧长s与所用时间t的比值。
③单位:m/s。
④矢量:方向在圆周各点的切线方向上。
⑤就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。
⑥质点做匀速圆周运动时,线速度大小不变,但方向时刻在改变,故其线速度不是恒矢量。
⑦边缘相连接的物体,线速度相同。
角速度ω①定义:连接质点和圆心的半径(动半径)转过的角度跟所用时间的比值,叫做匀速圆周运动的角速度。
②单位:rad/s(弧度每秒)。
③矢量(中学阶段不讨论,用右手定则<安培定则>可判断方向,例如:当其在水平面上顺时针转动时角速度方向竖直向下)。
匀速圆周运动(1)匀速圆周运动定义:任意相等时间内通过的弧长都相等的圆周运动—理想化模型。
(2)特征物理量:为了描述匀速圆周运动的快慢引入的物理量1. 线速度(矢量):描述质点做圆周运动的快慢:(1)(比值法定义)单位—m/s(2)方向:圆周轨迹的切线方向2. 角速度(矢量):描述质点绕圆周运动的快慢(1)(比值法定义)单位—rad/s(2)方向:右手螺旋定则3. 周期T(s):做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫周期。
4. 频率:作圆周运动的物体单位时间内,沿圆周绕圆心转动的圈数转速n(r/s或r/min):当单位时间取秒时,转速n与频率f在数值上相等关系:T=1/n4.关系:判断:根据,v与R成正比(F)(3)匀速圆周运动的条件引入:物体做曲线运动的条件:切向力改变速度大小,法向力改变速度方向。
1.条件:(1)初速度;(2)2. 说明:(1)向心力:效果力——只改变速度方向,不改变速度大小,由实际受的性质力提供。
变力——方向始终指向圆心(2)向心力产生的加速度叫做向心加速度,方向指向圆心;向心加速度描述速度方向变化的快慢(四)圆周运动的应用:(1)火车转弯:火车弯道处外轨略高于内轨,火车所受的力和力的合力提供向心力。
(2)汽车过拱桥:汽车在受到的力和力的合力提供向心力。
(3)物体做离心运动的原因是:。
(五)、竖直面内圆周运动的临界问题(1)轻杆的一端连着一个小球在竖直平面内做圆周运动,小球通过最高点时,轻杆对小球产生弹力的情况:. 小球能通过最高点的临界条件:,(为支持力). 当时,有(为支持力)杆当时,有()当时,有(为拉力)(2)没有物体支持的小球(轻绳模型),在竖直平面作圆周运动通过最高点的临界条件:绳子和轨道对小球刚好没有力的作用试对右图的两种情境下球在最高点时进行受力分析,得出v临界=v>v临界时,球能过最高点,绳对球产生力、轨道对球产生力v<v临界时,球不能过最高点(实际上球还未滑到最高点就脱离了轨道).例1、小球在半径为的光滑半球内做水平面内的匀速圆周运动,试分析图中(小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角)与线速度,周期的关系。
专题09 圆周运动七大常考模型(解析版)2020年高考物理一轮复热点题型归纳与变式演练专题09 圆周运动七大常考模型专题导航】目录题型一水平面内圆盘模型的临界问题在水平面内,圆盘绕自身的对称轴做匀速圆周运动时,当圆盘上一点的速度等于圆盘上任意一点的速度时,该点所在的半径为临界半径。
此时,圆盘上该点所受的向心力最大,达到极限值。
热点题型二竖直面内圆周运动的临界极值问题在竖直面内,圆周运动的临界问题与水平面内的类似,但由于竖直面内的向心力方向不再垂直于重力方向,因此需要通过分解向心力和重力的合力来求解临界速度和临界半径。
球-绳模型或单轨道模型球-绳模型指的是一个质量为m的小球通过一根质量忽略不计的细绳悬挂在竖直方向上,并绕着一个半径为R的竖直圆周做匀速圆周运动的模型。
单轨道模型则是一个质量为m 的小球沿着一个半径为R的水平圆周滑行的模型。
这两个模型的分析方法类似,都需要通过分解合力来求解运动的参数。
球-杆模型或双轨道模型球-杆模型指的是一个质量为m的小球沿着一个质量忽略不计的细杆滚动的模型。
双轨道模型则是一个质量为m的小球沿着两个半径分别为R1和R2的圆轨道滚动的模型。
这两个模型的分析方法也类似,都需要通过分解合力来求解运动的参数。
热点题型三斜面上圆周运动的临界问题在斜面上,圆周运动的临界问题与水平面内的类似,但由于斜面的存在,需要通过分解合力来求解临界速度和临界半径。
热点题型四圆周运动的动力学问题圆周运动的动力学问题主要涉及到角加速度、角速度和角位移等参数的计算。
在这类问题中,需要利用牛顿第二定律和角动量守恒定律等物理定律来分析运动状态。
圆锥摆模型圆锥摆模型指的是一个质量为m的小球通过一根质量忽略不计的细绳悬挂在竖直方向上,并绕着一个半径为R的圆锥面做匀速圆周运动的模型。
在分析这种模型时,需要考虑到向心力和重力的合力方向与竖直方向的夹角,以及圆锥面的倾角等因素。
车辆转弯模型车辆转弯模型主要涉及到车辆在转弯时所受的向心力和摩擦力等因素。
匀速圆周运动知识点讲解一、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:某点线速度方向沿圆弧该点切线方向.(3)大小:V=S/t2.角速度(l )物理意义:描述质点绕圆心转动的快慢.(2)大小:ω=φ/t 单位:(rad /s )3.周期T :做圆周运动物体一周所用的时间叫周期.4、频率f :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。
5、转速n :单位时间内绕圆心转过的圈数。
r/min6.V 、ω、T 、f 的关系T =1/f ,2T πω== v /r=2πf ,2rv T π==2πrf =ωr线速度与角速度关系:v r ω=讨论得出:1、(1)当v 一定时,ω与r 成反比(2)当ω一定时及v与r成正比(3)当r一定时,v与ω成正比2、同轴装置与皮带传动装置a、同一转动轴上的各点角速度相等;角速度与半径成反比,即大轮转的慢,小轮转的快b、和同一皮带接触的各点线速度大小相等。
线速度与半径成正比。
离轴越远转的越快。
7.向心加速度(1)物理意义:描述线速度方向改变的快慢的物理量。
(2)大小:a=v2/r=ω2r=4π2fr=4π2r/T2=ωv,(3)方向:总是指向圆心,方向时刻在变化。
8.向心力(1)作用:产生向心加速度,只改变线速度的方向,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:F=ma=mv2/r=mω2 r=m4π2fr=m4π2r/T2=mωv(3)方向:总是沿半径指向圆心,时刻在变化.即向心力是个变力.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,方向始终与速度方向垂直且指向圆心三、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。
高一物理生活中的圆周运动以及模型高一物理生活中的圆周运动以及模型圆周运动在我们的生活中无处不在。
从地球公转的运动,到车轮不断旋转的场景,都是我们日常所接触到的圆周运动案例。
那么,我们应该如何通过模型来更好地了解圆周运动呢?在本文中,将为大家详细介绍圆周运动及其模型。
一、圆周运动的基本概念圆周运动是指一个物体绕着同心圆运动的过程。
其中,物体的运动轨迹为圆周,圆心为轴心。
在物体绕着同心圆运动的过程中,可以比较清晰地看到运动的周期性、旋转方向、角速度等特征。
二、圆周运动的公式对于圆周运动,我们可以通过以下公式来进行计算1. 圆周运动的速度公式:v = 2πr÷T其中,v为速度,r为圆周半径,T为周期2. 圆周运动的角速度公式:ω = 2π÷T其中,ω为角速度,T为周期3. 圆周运动的向心加速度公式:a = v²÷r 或a = ω²r其中,a为向心加速度,v为速度,r为圆周半径,ω为角速度三、圆周运动的模型1. 均匀圆周运动模型均匀圆周运动指的是物体沿着半径相等且时间相等的圆弧运动的过程。
在这种情况下,物体在同一段时间内所旋转的角度相同,角速度不变,速度也不变。
因此,我们可以通过简单的公式计算出速度、角速度等。
2. 非均匀圆周运动模型非均匀圆周运动指的是物体沿着半径不等或时间不等的圆弧运动的过程。
由于半径、时间的不同,物体在相同时间内所旋转的角度就会不同,角速度也会发生变化。
因此,我们需要更加复杂的公式来计算速度、角速度等。
四、圆周运动的应用1. 摩托车甩尾摩托车甩尾是一种基于圆周运动的极限运动。
通过使摩托车侧滑时绕圆周运动,骑手可以通过调整路线,达到加速或者刹车等目的。
2. 银河系环形摆动在银河系中,恒星和气体等物体绕着银河系中心旋转,这就是一种基于圆周运动的现象。
而由于各种因素的干扰,这种圆周运动会产生摆动,产生银河系的环形构造。
这为我们研究宇宙结构构造提供了重要线索。
匀速圆周运动的数学模型
匀速圆周运动是物理学中的一种基本运动形式,其数学模型是描述一个点绕圆心做速度大小不变的圆周运动。
该模型在数学上通常使用极坐标系来描述,其中半径r和角度θ是两个重要的参数。
在这个模型中,点在圆周上运动,其速度v的大小恒定,方向始终垂直于半径。
因此,速度v可以表示为:v = w×r,其中w是角速度,表示单位时间内转过的角度。
同时,向心加速度a n表示点向圆心运动的趋势,其大小为a n = v²/r。
另外,向心力F表示点受到的使它做圆周运动的力,其大小为F = m ×v²/r,其中m是点的质量。
而离心力则表示点离开圆心运动的趋势,其大小为F = m×w²×r。
这些公式构成了匀速圆周运动的数学模型,可以用来描述和分析圆周运动的各种性质和规律。
例如,通过向心加速度和向心力公式可以推导出角速度和半径之间的关系,也可以用来计算物体在圆周运动中的轨迹和运动规律。
总之,匀速圆周运动的数学模型是一个重要的工具,可以用来描述和分析圆周运动的各种性质和规律,在物理学、工程学等领域有着广泛的应用。
学习必备 欢迎下载匀速圆周运动知识点复习(一) 匀速圆周运动定义:任意相等时间内通过的弧长都相等的圆周运动—理想化模型。
(二) 特征物理量:为了描述匀速圆周运动的快慢引入的物理量1. 线速度(矢量) :( 1) v s / t (比值法定义)单位— m/s( 2) 方向:圆周轨迹的切线方向2. 角速度(矢量) :( 1)/ t (比值法定义)单位— rad/s( 2) 方向:右手螺旋定则3. 周期 T(s)转速 n(r/s 或 r/min) :当单位时间取秒时,转速 n 与频率 f 在数值上相等关系: T=1/n4.关系:2vt T 2 nRs 2 R2 Rn RvTt判断:根据 vR , v 与 R 成正比( F )(三) 匀速圆周运动的条件引入:物体做曲线运动的条件:切向力改变速度大小,法向力改变速度方向。
1. 条件:( 1)初速度 v 0 ;(2) F 合v, F 合F 向 mR2m v 2m v m 4 2R m 4 2 n 2 RRT 22. 说明:(1)向心力:效果力——只改变速度方向,不改变速度大小,由实际受的性质力提供。
变力——方向始终指向圆心( 2)向心力产生的加速度叫做向心加速度,方向指向圆心;向心加速度描述速度方向变化的快慢a 合v, a 合 a 向 R2v 2v4 2 R 4 2 n 2 RRT 2(3) DIS 实验探究向心力与哪些因素有关,什么关系。
【实验前】猜测向心力与哪些因素有关?质量 m 、轨道半径 r 、角速度即 F F (m, r , )——控制变量法【实验仪器】小球三个(质量不等,作为研究对象) , DIS 向心力实验器(力传感器——测向心力、光电门传感器——测角速度)【实验过程】 1. 控制小球质量 m 、圆周运动的半径 r 不变,研究向心力 F 与转动角速度之间点的关系;作出F- 抛物线后再作 F2直线,结论 F22. 控制小球质量 m 、转动角速度 不变,研究向心力 F 与转动半径 r 的关系;结论 F r ;3. 控制轨道半径 r 、转动角速度 不变,研究向心力F 与小球质量 m 的关系:结论 Fm ;4. 得到结论: Fmr2例:图( a)是“DIS向心力实验器”,当质量为m 的物体随旋转臂一起做半径为r 的圆周运动时,受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得,旋转臂另一端的挡光杆每经过光电门一次,通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力 F 和牵引杆挡光杆角速度ω 的数据,并直接在坐标系中描出相应的点。