高中物理圆周运动知识点
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1.匀速圆周运动
1.线速度:质点通过的圆弧长跟所用时间的比值。
222s v r r fr nr t T
πωππ∆=====∆ 单位:米/秒,m/s 2.角速度:质点所在的半径转过的角度跟所用时间的比值。
222f n t T
ϕπωππ∆====∆ 单位:弧度/秒,rad/s 3.周期:物体做匀速圆周运动一周所用的时间。 22r T v ππω=
= 单位:秒,s 4.频率:单位时间内完成圆周运动的圈数。
1f T
= 单位:赫兹,Hz 5.转速:单位时间内转过的圈数。
N n t
= 单位:转/秒,r/s n f = (条件是转速n 的单位必须为转/秒) 6.向心加速度:22222()(2)v a r v r f r r T
πωωπ===== 7.向心力:22222()(2)v F ma m m r m v m r m f r r T
πωωπ====== 三种转动方式
绳模型
2.竖直平面的圆周运动
1.“绳模型”如上图所示,小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况。
(注意:绳对小球只能产生拉力)
(1)小球能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
mg =2
v m R
⇒ v 临界=
(2)小球能过最高点条件:v (当v
(3)不能过最高点条件:v (实际上球还没有到最高点时,就脱离了轨道)
2.“杆模型”,小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况
(注意:轻杆和细线不同,轻杆对小球既能产生拉力,又能产生推力。)
(1)小球能过最高点的临界条件:v=0,F=mg (F 为支持力)
(2)当0
(3)当v 时, F =0
(4)当v F 随v 增大而增大,且F>0(F 为拉力)
3.万有引力定律
1.开普勒第三定律:行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常量。 3
2
r k T = (K 值只与中心天体的质量有关) 2.万有引力定律: 122m r
F G m =⋅万 (1)赤道上万有引力:F mg F mg ma =+=+引向向 (g a 向和是两个不同的物理量,)
(2)两极上的万有引力:F mg =引
3.忽略地球自转,地球上的物体受到的重力等于万有引力。
22GMm mg GM gR R
=⇒=(黄金代换) 4.距离地球表面高为h 的重力加速度:()()()222GMm
GM mg GM g R h g R h R h '''=⇒=+⇒=++
5.卫星绕地球做匀速圆周运动:万有引力提供向心力 2GMm F F r
==万向 22GMm GM ma a r r
=⇒= (轨道处的向心加速度a 等于轨道处的重力加速度g 轨)
22GMm v m v r r =⇒=
22GMm m r r ωω=⇒=
2
22GMm m r T r T π⎛⎫=⇒= ⎪⎝⎭
6.中心天体质量的计算:
方法1:22gR GM gR M G =⇒= (已知R 和g ) 方法2
:2v r v M G
=⇒= (已知卫星的V 与r ) 方法3
:23r M G
ωω⇒= (已知卫星的ω与r ) 方法4
:23
24r T M GT
π=⇒= (已知卫星的周期T 与r ) 方法5
:已知32v v T M G T π⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩
(已知卫星的V 与T ) 方法6
:已知3v v M G ωω⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩
(已知卫星的V 与ω,相当于已知V 与T ) 7.地球密度计算: 球的体积公式:343
V R π= 22332323
22()3434r M M r R V mM G m GT R r r GT T M ππρππ=⎧⎪⎪=⇒⎨===⎪⎪⎩
近地卫星23GT πρ= (r=R) 8. 发射速度:采用多级火箭发射卫星时,卫星脱离最后一级火箭时的速度。
运行速度:是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动时的线速度.当卫星“贴着” 地面运行时,
运行速度等于第一宇宙速度。
第一宇宙速度(环绕速度):7.9km/s 。卫星环绕地球飞行的最大运行速度。地球上发射卫星的最小发射速度。 第二宇宙速度(脱离速度):11.2km/s 。 使人造卫星脱离地球的引力束缚,不再绕地球运行,从地球表面
发射所需的最小速度。
第三宇宙速度(逃逸速度):16.7km/s 。使人造卫星挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去,
从地球表面发射所需要的最小速度。