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匀速圆周运动、向心力、

匀速圆周运动、向心力、
匀速圆周运动、向心力、

一、匀速圆周运动的认知

⑴质点沿圆周运动,在任意相等的时间内通过的圆弧长度相同的运动就叫匀速圆周运动。

⑵匀速圆周运动是一种变速运动,“匀速”是指速率不变,但速度方向不断改变。

⑶匀速圆周运动是变速运动,是有加速度的,故做匀速圆周运动的物体受到的合外力不为零。

⑷线速度v:做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值,多指瞬时速度,方向为沿圆弧的切线方向。

⑸角速度ω:做圆周运动的物体与圆心的连线转过的角度(弧度制)与所用时间的比值。

角速度的单位是弧度每秒,符号是:s

rad/。

⑹转速n:单位时间内转过的圈数。单位有:r/s r/min。

⑺周期T:做匀速转动的物体经过一周所用的时间。

⑻相关的公式:

t

?

ω=

2

T

π

ω=

=·r

例在图中的传动装置中,B、C两轮固定在一轴上,A、B两轮用皮带传动,三轮的半径关系为:rA = rC = 2rB,若皮带不打滑,求A、B、C三轮边缘的a、b、c三点的角速度之比和线速度之比。

例关于圆周运动下列说法正确的是:()

A. 圆周运动是匀速运动

B. 圆周运动是匀变速运动

C. 匀速圆周运动是加速度不变的运动

D. 匀速圆周运动时加速度不断改变的运动

例做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是:()

A. 相同的时间内通过的路程相等

B. 相等的时间内通过的弧长相等

C. 相同的时间内发生的位移相同

D. 相等的时间内转过的角度相同

例雨伞边缘半径为r,且高出水平地面为h,如图所示,若雨伞以角速度ω匀速旋转,使雨滴自雨伞边缘水平飞出后在地面上形成一个大圆圈,则此圆圈的半径R为多大?

【同步练习】

1.—个物体以角速度ω做匀速圆周运动时.下列说法中正确的是: ( ) A .轨道半径越大线速度越大 B .轨道半径越大线速度越小 C .轨道半径越大周期越大 D .轨道半径越大周期越小 2.下列说法正确的是:( ) A .匀速圆周运动是一种匀速运动 B .匀速圆周运动是一种匀变速运动 C .匀速圆周运动是一种变加速运动

D .物体做匀速圆周运动时,其线速度大小不变,线速度方向时刻改变 3、关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( )

A. 任意相等时间内物体通过的路程相等。

B. 任意相等时间内物体通过的位移相等

C. 任意相等时间内物体半径扫过的弧度相等

D. 任意相等时间内物体转过的角度相等

4、如图所示,两个皮带轮通过皮带传动(皮带不打滑),大轮半径是小轮半径的2倍,则

两轮边缘上A 、B 两点的线速度v ,角速度ω、周期T 和频率f 的关系为

_______:=B A v v ;_______:=B A ωω;_______:=B A T T ;________:=B A f f

5、下列物理量在匀速圆周运动中保持不变的是( )

A. 线速度 B 、速率 C 、角速度 D 、周期

二、向心力

定义:做匀速圆周运动的物体受到的合外力总是指向圆心,这个合力叫做向心力。向

心力是从力的作用效果来命名的,并不像重力、弹力、摩擦力那样作为某种性质的力命名的,是一种作用效果;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。 方向:沿半径指向圆心,是一个变力(方向时刻在变)

大小:R

f m R T m R m R v m ma F 22222

244ππω=====向

例 如图5—6—5所示,线段OA =2AB , A 、B 两球质量相等.当

它们绕O 点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时,两线段的拉力T AB 与T OA 之比为多少?

三、向心加速度

定义:做匀速圆周运动的物体其加速度的方向总是指向圆心且大小不变。 作用效果:向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量。

大小:2

2

/a r v r ω==

例 关于向心加速度的物理意义下列说法正确的是:( ) A. 它描述的是线速度方向变化快慢的物理量 B. 它描述的是线速度大小变化快慢的物理量

C. 它描述的是角速度变化快慢的物理量

D. 匀速圆周运动的向心加速度是恒定不变的

例 关于质点的匀速圆周运动下列说法正确的是:( )

A. 由a = v2/r 可知a 与r 成反比

B. 由a =ω2r 可知a 与r 成正比

C. 由v =ωr 可知ω与r 成反比

D. 由ω = 2πn 可知ω与n 成正比

例 如图所示为质点P 、Q 做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的图象,表示P 的图像是双曲线,表示Q 的图像是过原点的一条直线,则:( ) A. 质点P 的线速度大小不变 B. 质点P 的角速度大小不变

C. 质点Q

的角速度随半径变化 D. 质点Q 的线速度大小不变

例 如图所示,用同样材料做成的A 、B 、C 三个物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起绕竖直轴转动.已知三物体质量间的关系m A =2m B =3m C ,转动半径之间的关系是r C =2r A =2r B ,那么以下说法中错误的是:( )

A .物体A 受到的摩擦力最大

B .物体B 受到的摩擦力最小

C .物体C 的向心加速度最大

D .转台转速加快时,物体B 最先开始滑动

四、圆周运动当中的各种模型分析

1、汽车转弯问题

(1)路面水平时,转弯所需的向心力由静摩擦力提供,若转弯半径为R ,路面与车轮之间的最大静摩擦力为车重的μ倍,汽车转弯的最大速度

(2)计算车辆通过倾斜弯道问题时应注意: 公路弯道倾斜或铁路弯道外轨高于内轨,如果车辆转弯时的速度大于设计速度,此时汽车受到的静摩擦力沿斜面向内侧,火车受到外轨的压力沿斜面向内侧。(如图所示)这个力不是全部用于提供向心力。只有其水平分力提供向心力。原因是车辆做圆周运动的轨道平面是水平面。

2、水流星模型(竖直平面内的圆周运动——是典型的变速圆周运动)

(圆周运动实例) ①火车转弯 ②汽车过拱桥、凹桥3

③飞机做俯冲运动时,飞行员对座位的压力。

④物体在水平面内的圆周运动(汽车在水平公路转弯,水平转盘上的物体,绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转)和物体在竖直平面内的圆周运动(翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等)。 ⑤万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、重力与弹力的合力——锥摆、(关健要搞清楚向心力怎样提供的)

(1)火车转弯:设火车弯道处内外轨高度差为h ,内外轨间距L ,转弯半径R 。由于外轨略高于内轨,使

得火车所受重力和支持力的合力F 合提供向心力。

为转弯时规定速度)(得由合002

0sin tan v L

Rgh v R v m L h

mg mg mg F ===≈=θθR g v ?=θtan 0

(是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件)

①当火车行驶速率V 等于V 0时,F 合=F 向,内外轨道对轮缘都没有侧压力 ②当火车行驶V 大于V 0时,F 合

+N=R

2

m v

③当火车行驶速率V 小于V 0时,F 合>F 向,内轨道对轮缘有侧压力,F 合-N'=2m

v

即当火车转弯时行驶速率不等于V 0时,其向心力的变化可由内外轨道对轮缘侧压力自行调节,但调节程度不宜过大,以免损坏轨道。火车提速靠增大轨道半径或倾角来实现

(2)无支承的小球,在竖直平面内作圆周运动过最高点情况:

受力:由mg+T=mv 2/L 知,小球速度越小,绳拉力或环压力T 越小,但T 的最小值只能为零,此时小球以重力提供作向心力. 结论:通过最高点时绳子(或轨道)对小球没有力的作用(可理解为恰好通过或恰好通

不过的条件),此时只有重力提供作向心力. 注意讨论:绳系小球从最高点抛出做圆周还是平抛运动。

能过最高点条件:V ≥V 临(当V ≥V 临时,绳、轨道对球分别产生拉力、压力) 不能过最高点条件:V

(3)有支承的小球,在竖直平面作圆周运动过最高点情况:

①临界条件:杆和环对小球有支持力的作用知)

(由R

U m N mg 2

=- 当V=0时,N=mg (可理解为小球恰好转过或恰好转不过最高点)

圆心。

增大而增大,方向指向随即拉力向下时,当④时,当③增大而减小,且向上且随时,支持力当②v N gR v N gR v N mg v N gR v )(0

00>

==>><<

作用

时,小球受到杆的拉力>,速度当小球运动到最高点时时,杆对小球无作用力,速度当小球运动到最高点时长短表示)

(力的大小用有向线段,但(支持)

时,受到杆的作用力,速度当小球运动到最高点时N gR v N gR v m g N N gR v 0

==

<<

【同步练习】

1.如图所示,a 、b 是地球表面上不同纬度上的两个点,如果把地球看作是一个球体,a 、b 两点

随地球自转做匀速圆周运动,这两个点具有大小相同的( )

A .线速度

B .角速度

C .加速度 D.轨道半径

2.如图所示的两轮以皮带传动,没有打滑,A 、B 、C 三点的位置关系如图,若r 1>r 2,O 1C =r 2,则三点的向心加速度的关系为( )

A .a A =a

B =a

C B .a C >a A >a B C .a C

D .a C =a B >a A

3.一个小球在竖直放置的光滑圆环内槽里做圆周运动,则关于小球加速度方向的描述正确的是 ( )

A .一定指向圆心

B .一定不指向圆心

C .只在最高点和最低点时指向圆心

D .不能确定是否指向圆心

4.作匀速圆周运动的物体,其加速度的数值必定 ( )

A .跟其角速度的平方成正比

B .跟其线速度的平方成正比

C .跟其运动的半径成反比

D .跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比

5.质量为m 的木块从半球形的碗口下滑到碗底的过程中,如果由于摩擦力的作用,使得木块的速率不变,那么 ( )

A.下滑过程中木块加速度为零 B .下滑过程中木块所受合力大小不变 C .下滑过程中木块受合力为零 D .下滑过程中木块所受的合力越来越大 下列关于向心力的论述中,正确的是:( ) A.物体做圆周运动后,过一段时间后就会受到向心力

B.向心力与重力、弹力、摩擦力一样是一种特定的力,它只有物体做圆周运动时才产生。

C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中的某一种力,也可以是这些力中某几个力的合力。

D.向心力既可能改变物体运动的方向,又可能改变物体运动的快慢

7.一个匀速圆周运动的物体,它的转速如果增加到原来的4倍,轨道半径变为原来的1/4,则向心加速度为:

A.与原来的相同

B.原来的4倍

C.原来的8倍

D.原来的16倍 8.关于质点做匀速圆周运动的下列说法中,正确..的是( ) A .由a =v 2/r 可知,a 与r 成反比 B .由a =ω2r 可知,a 与r 成正比 C .由v =ωr 可知,ω与r 成反比 D .由ω=2π/T 可知,ω与T 成反比

9、如图所示,将一质量为m 的摆球用长为L 的细绳吊起,上端固定,使摆球在

水平面内做匀速圆周运动,细绳就会沿圆锥面旋转,这样就构成了一个圆锥摆,

则关于摆球A 的受力情况,下列说法中正确的是( )

A .摆球受重力、拉力和向心力的作用

B .摆球受拉力和向心力的作用

C .摆球受重力和拉力的作用

D .摆球受重力和向心力的作用

10、如图所示,一水平转盘可绕中心轴匀速转动,A 、B 、C 三个物块的质量关系是C B A m m m 32==,放置于水平转台上,它们到转轴的距离之间的大小关系是B C A r r r 2

1

=

=,它们与转盘间的最大静摩擦力均为各自重量的μ倍,则当转盘的转速逐渐增大时 ( ) A.最先发生离心运动的是A 物块。 B.最先发生离心运动的是B 物块。 C.最先发生离心运动的是C 物块。 D.B 、C 物块同时发生离心运动。

11、A 、B 、C 三个物体放在旋转圆台上,静摩擦系数均为μ,A 的质量为2m ,B 、C 的质量均为m ,A 、B 离轴为R ,C 离轴为2R ,则当圆台旋转时:(设A 、B 、C 都没有滑动,如下图所示)( )

A. C 物的向心加速度最大

B. A 物的静摩擦力最小

C. 当圆台转速增加时,C 比A 先滑动

D. 当圆台转速增加时,B 比A 先滑动

12.圆锥摆模型:如图所示,质量可忽略,长度为L的不可伸长的细线系着一个质量为m的小球在水平面内作匀速圆周运动,若摆线与竖直方向的夹角为θ,则小球的线速度为多少?

【例23】如图所示,位于竖直平面上的1/4圆弧光滑轨道,半径为R,OB沿竖直方向,上端A距地面高度为H,质量为m的小球从A点由静止释放,最后落在水平地面上C点处,

不计空气阻力,求:

(1)小球运动到轨道上的B点时,对轨道的压力多大?

(2)小球落地点C与B点水平距离s是多少?

【例25】如图所示,用细绳一端系着的质量为M=0.6 kg的物体A静

止在水平转盘上,细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔O吊着质量为

m=0.3 kg的小球B,A的重心到O点的距离为0.2 m.若A与转盘间

的最大静摩擦力为Ff=2 N,为使小球B保持静止,求转盘绕中心O

旋转的角速度ω的取值范围.(取g=10 m/s2)

离心现象及其应用

一、离心运动:

1、定义:做圆周运动的物体,在合外力突然消失时,将会 ;如果合外力未消失,但合力不足以提供它做圆周运动所需的向心力时,将会做逐渐__________圆心的运动,这种运动叫离心运动.

(1)离心现象的本质是物体惯性的表现。

(2)离心运动的应用例子有:洗衣机的脱水筒和利用离心现象制作棉花糖等等。 2、特别注意:

(1)离心运动并非沿半径方向飞出的运动,而是运动半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动。

(2)离心运动并不是受到什么离心力作用的结果,根本就没什么离心力,因为没什么物体提供这种力。

3. 若r m r

v m F 22

ω=<,质点做离心运动; 若r m r

v m F 22

ω=>,质点做向心运动; 若F =0,质点沿切线做直线运动.

如果沿半径方向的合外力大于做圆周运动所需的向心力,物体将做向心运动,半径将减小;如果沿半径方向的合外力小于做圆周运动所需的向心力,物体将做离心运动,半径将增大. 4.离心运动的原因:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞去的倾向,它之所以没有飞去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来,使物体同圆心的距离保持不变。一旦向心力(0=F )突然消失,物体就沿切线方向飞去。当合力F 不足以提供物体做圆周运动所需向心力时(

<2

ωmr ),物体也会逐渐远离圆心。沿着圆周和切线之间

的某条曲线运动,离圆心越来越远。 5.离心运动的应用和防止

(1)离心运动的应用:离心干燥器、无缝钢管的生产、离心水泵等。

(2)离心运动的危害及防止:为防止汽车、摩托车、火车转弯、砂轮转动时做离心运动易造成交通事故而造成人身伤害,因此都应对它们进行限速。

【练习1】下列关于离心现象的说法正确的是 ( ) A.当物体所受离心力大于向心力时产生离心现象。

B.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做背离圆心的运动。

C.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将沿切线做直线运动。

D.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做曲线运动。

汽车过拱形桥问题

1.汽车通过拱形桥面的最高点

设汽车的质量为m 桥面圆弧半径为R ,过桥面最高点时的速率为v ,受力分析如图所示。

G 和N F 的合力为汽车做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律有G-N F =R

v m 2,

(设桥的半径是R ,汽车的质量是m ,车速为v ,支持力为F N )

桥对车的支持力N F =G-R

v m 2

由牛顿第三定律得汽车对桥面的压力N F ′=G-R

v m 2

①当Rg v =

时,N F =0;

这是汽车飞离桥面的临界情况,是汽车能在桥面运动的最大速度; ②当0≤v <Rg 时,0<N F ≤mg ,即汽车的速度越大,桥面对它的支持力N F 就越小; ③当v >Rg 时,汽车会脱离桥面,做平抛运动,发生危险; 2.汽车通过凹形桥面的最低点

桥面对汽车的支持力N F =G+R v m 2

,汽车对桥面的压力N F ′

=G+R

v m 2

由上式可知,汽车对桥面的压力大于汽车的重力,且速度越大,压力越大。所以凹桥容易被压垮,而实际中只造拱桥而不造凹桥。同理汽车在过凹坑时所受作用力大于自身重力而易爆胎。半径越小的坑,汽车越易爆胎。 【练习1】如图所示,汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶,其中最容易发生爆胎的点是(假

定汽车运动速率(c a v v =,d b v v =) ( )

A .a 点 B. b 点 C .c 点 D .d 点

【练习2】如图所示,汽车质量为1.5×104

kg ,以不变的速率先后通过凹形桥面和凸形桥面,

桥面圆弧的半径都为15m ,如果桥面承受的最大压力不得超过2.0×105

N ,汽车允许的最大速率是多少?汽车以此速率驶过桥面的过程中对桥面的最小压力是多少?(g=lOm)

【例】 质量为m 的汽车,以速度V 通过半径R 的凸形桥最高点时对桥的压力为 ,当速度V ′= 时对桥的压力为零,以速度V 通过半径为R 凹型最低点时对桥的压力为 .

【练习3】如图6.8—7所示,汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时,关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况,以下说法正确的是 ( )

A.在竖直方向汽车受到三个力:重力、桥面的支持力和向心力

B.在竖直方向汽车只受两个力:重力和桥面的支持力

C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力 D .汽车对桥面的压力大于汽车的重力

【练习4】如图,半径为R 、内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m 的小球A 、B

以不同速率进入管内,A 通过最高点C 时对管壁上部的压力为3mg ,B 通过最高点C 时对管壁下部的压力为0.75mg 。求A 、B 两球落地点间的

距离。

A

B

圆周运动与向心力知识点训练(经典题型)

圆周运动与向心力知识点训练 (经典题型) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

(4 题) (第8题) (第9题) (3题) (第7题) 圆周运动与向心力训练题 1、关于向心力,以下说法中不正确的是( ) A .是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力 B .向心力就是做圆周运动的物体所受的合力 C .向心力是线速度变化的原因 D .只要物体受到向心力的作用,物体就做匀速圆周运动 2、如右上图所示,在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动,下列说法正确的是( ) A .物体所受弹力增大,摩擦力也增大 B .物体所受弹力增大,摩擦力减小 C .物体所受弹力减小,摩擦力减小 D .物体所受弹力增大,摩擦力不变 3、如右上图所示,A 、B 、C 三个物体放在旋转圆台上,动摩擦因数均为μ,A 的质量是2m ,B 和C 的质量均为m ,A 、B 离轴为R ,C 离轴为2R 。当圆台旋转时,则 ( ) A .若A 、 B 、 C 均未滑动,则C 的向心加速度最大 B .若A 、B 、C 均未滑动,则B 的摩擦力最小 C .当圆台转速增大时,B 比A 先滑动 D . 圆台转速增大时,C 比B 先滑动 4、如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A 和B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。则下列说法正确的是( ) A .球A 的线速度必定大于球 B 的线速度 B .球A 的角速度必定小于球B 的角速度 C .球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期 D .球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力 5、下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中,正确的是 ( ) A .物体除其他的力外还要受到—个向心力的作用 B .物体所受的合外力提供向心力 C .向心力是一个恒力 D .向心力的大小—直在变化 6、下列关于向心力的说法中正确的是 ( ) A .物体受到向心力的作用才可能做圆周运动 B .向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果来命名的,但受力分析时应该画出 C .向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中某一种力或某几种力的合力 D .向心力只改变物体运动的方向,不改变物体运动的快慢 7、如图所示的圆锥摆中,摆球A 在水平面上作匀速圆周运动,关于A 的受力情况,下列说法中正确的是 ( ) A .摆球A 受重力、拉力和向心力的作用; B .摆球A 受拉力和向心力的作用; C .摆球A 受拉力和重力的作用; D .摆球A 受重力和向心力的作用。 8、如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所受向心力是 ( ) A .重力 B .弹力 C .静摩擦力 D .滑动摩擦力

高中物理:第五章匀速圆周运动

第五章匀速圆周运动 本章学习提要 1.理解物体做圆周运动的原因;理解向心加速度和向心力的概念;知道向心力和哪些因素有关,能计算向心加速度和向心力,从而加深对力和运动状态变化关系的理解。 2.知道圆周运动在解释月球运动、测量分子速度、解决车辆转弯问题等方面的广泛应用。 3.知道离心现象及其应用。 本章由基础型课程中圆周运动的运动学规律,拓展到圆周运动的动力学原因,进一步加深对牛顿运动定律这一普遍规律的理解。同时,通过对圆周运动的探究,感受“以直代曲”的思想方法,通过学习圆周运动的应用,体验物理知识与生产生活的联系,在学习离心力的过程中感悟生活语言和科学概念的区别,学习用科学知识来认识和描述自然现象。 A 向心加速度向心力 一、学习要求 理解向心力,能够计算向心力。理解向心加速度,能用相关公式计算向心加速度,能分析质点在竖直平面内做圆周运动时,恰能经过最高点的受力情况。通过探究向心力与哪些因素有关的实验过程感受科学探究的基本方法,并培养细致严谨的科学作风。 二、要点辨析 1.向心力是变力 向心力是一个矢量,既有大小,也有方向。物体做圆周运动,必须要有向心力不断改变物体的速度方向,而向心力本身也总是指向圆心不断改变方向,因此向心力是变力,而且无论物体做圆周运动的速度大小是否改变,向心力都是变力,只不过当物体做匀速圆周运动时,向心力的大小保持不变。 2.向心力有来源 首先要明白,向心力是以作用效果来命名的,它不是和重力、弹力、摩擦力并列的某种特殊性质的力。因此,任何实际存在的力都可以作为向心力,也就是说重力、弹力、摩擦力都可以作为向心力。提供向心力的物体可以在圆心,例如链球的圆周运动靠位于圆心的运动员以手的控制来实现;也可以不在圆心,例如圆轨道对小车提供向心力,向心力的来源就不在圆心上。还有一个问题,向心力是合力还是分力,这要看具体情况。向心力可以是合力也可以是某个力的分力,在基础型教材中我们只讨论一个为提供向心力的情况,其实多个力提供向心力的例子也很多,例如物体在竖直平面内做网周运动,就涉及一个以上的力提供向心力。当物体做匀速圆周运动时,向心力就是合力;当物体做一般圆周运动时,如果速度大小也发生变化,向心力仅仅是合力的一个分力,另一个分力沿着圆周切线方向,使速度的大小发生变化。 3.向心力不做功 因为向心力指向圆心,与做圆周运动的物体的速度方向总是垂直,它只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此,向心力总是不做功。当然,如果做圆周运动的物体的速度大小发

第二单元 匀速圆周运动与向心力公式的应用

第二单元匀速圆周运动与向心力公式的应用 高考要求:1、知道匀速圆周运动的概念; 2、理解线速度、角速度和周期的概念; 3、理解向心加速度和向心力以及与各物理量间的关系; 4、会用牛顿第二定律求解圆周运动问题。 知识要点: 一、描述匀速圆周运动快慢的物理量 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为质点在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、周期和频率: 1)周期:做圆周运动的物体运动一周所用的时间做周期。用T表示。 2)频率: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。用f表示。 4、线速度、角速度、周期和频率的关系: T=1/f,ω=2π/ T=2πf,v=2πr/ T=2πrf=ωr 注意:T、f、ω三个量中任一个确定,其余两个也就确定了。 5、向心加速度: 1)物理意义:描述线速度方向改变的快慢。 2)大小:a=v2/r=ω2r=4π2f2r=4π2r/T2=ωv。 3)方向:总是指向圆心。所以不论a的大小是否变化,它都是个变化的量。 6、解圆周运动的运动学问题关键在于熟练掌握各物理量间的关系。 二、圆周运动中的向心力 1、向心力 1)意义:描述速度方向变化快慢产生原因——向心力。 2)方向:总是指向圆心。 3)大小:F=ma=mv2/r=mω2r=m4π2f2r=m 4π2r/T2=mωv。 4)产生:向心力是效果力,不是性质力。向心力可以由某一个力提供,也可以由几个力的合力提供,要根据物体受力的实际情况判定。 5)求解圆周运动动力学问题关键在于分析清楚向心力的来源,然后灵活列出牛顿第二定律关系式。 2、向心力的特点: 1)匀速圆周运动:向心力为合外力,其大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心。 2)变速圆周运动:因速度大小发生变化,其向心力和向心加速度都在变化,其所受的合外力不仅大小随时间改变,方向也不沿半径指向圆心。合外力沿半径方向的分力 提供向心力,使物体产生向心加速度,改变速度的方向,合外力沿轨道方向切线方 向的分力,使物体产生切向加速度,改变速度的大小。 3)当沿半径方向的力F<mv2/r时,物体做离心运动;

圆周运动与向心力知识点训练(经典题型)

圆周运动与向心力知识点训 练(经典题型) -标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

(4 题) (第8题) (第9题) (3题) (第7 题) 圆周运动与向心力训练题 1、关于向心力,以下说法中不正确的是( ) A .是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力 B .向心力就是做圆周运动的物体所受的合力 C .向心力是线速度变化的原因 D .只要物体受到向心力的作用,物体就做匀速圆周运动 2、如右上图所示,在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动,下列说法正确的是( ) A .物体所受弹力增大,摩擦力也增大 B .物体所受弹力增大,摩擦力减小 C .物体所受弹力减小,摩擦力减小 D .物体所受弹力增大,摩擦力不变 3、如右上图所示,A 、B 、C 三个物体放在旋转圆台上,动摩擦因数均为μ,A 的质量是2m ,B 和C 的质量均为m ,A 、B 离轴为R ,C 离轴为2R 。当圆台旋转时,则 ( ) A .若A 、 B 、 C 均未滑动,则C 的向心加速度最大 B .若A 、B 、C 均未滑动,则B 的摩擦力最小 C .当圆台转速增大时,B 比A 先滑动 D . 圆台转速增大时,C 比B 先滑动 4、如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A 和B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。则下列说法正确的是( ) A .球A 的线速度必定大于球 B 的线速度 B .球A 的角速度必定小于球B 的角速度 C .球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期 D .球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力 5、下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中,正确的是 ( ) A .物体除其他的力外还要受到—个向心力的作用 B .物体所受的合外力提供向心力 C .向心力是一个恒力 D .向心力的大小—直在变化 6、下列关于向心力的说法中正确的是 ( ) A .物体受到向心力的作用才可能做圆周运动 B .向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果来命名的,但受力分析时应该画出 C .向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中某一种力或某几种力的合力 D .向心力只改变物体运动的方向,不改变物体运动的快慢 7、如图所示的圆锥摆中,摆球A 在水平面上作匀速圆周运动,关于A 的受力情况,下列说法中正确的是 ( ) A .摆球A 受重力、拉力和向心力的作用; B .摆球A 受拉力和向心力的作用; C .摆球A 受拉力和重力的作用; D .摆球A 受重力和向心力的作用。 8、如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所受向心力是 ( )

最新圆周运动与向心力知识点训练(经典题型)

(4题) (第8题) (第9题) (3题) (第7题) 圆周运动与向心力训练题 1、关于向心力,以下说法中不正确的是( ) A .是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力 B .向心力就是做圆周运动的物体所受的合力 C .向心力是线速度变化的原因 D .只要物体受到向心力的作用,物体就做匀速圆周运动 2、如右上图所示,在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动,下列说法正确的是( ) A .物体所受弹力增大,摩擦力也增大 B .物体所受弹力增大,摩擦力减小 C .物体所受弹力减小,摩擦力减小 D .物体所受弹力增大,摩擦力不变 3、如右上图所示,A 、B 、C 三个物体放在旋转圆台上,动摩擦因数均为μ,A 的质量是2m ,B 和C 的质量均为m ,A 、B 离轴为R ,C 离轴为2R 。当圆台旋转时,则 ( ) A .若A 、 B 、 C 均未滑动,则C 的向心加速度最大 B .若A 、B 、C 均未滑动,则B 的摩擦力最小 C .当圆台转速增大时,B 比A 先滑动 D . 圆台转速增大时,C 比B 先滑动 4、如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A 和B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。则下列说法正确的是( ) A .球A 的线速度必定大于球 B 的线速度 B .球A 的角速度必定小于球B 的角速度 C .球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期 D .球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力 5、下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中,正确的是 ( ) A .物体除其他的力外还要受到—个向心力的作用 B .物体所受的合外力提供向心力 C .向心力是一个恒力 D .向心力的大小—直在变化 6、下列关于向心力的说法中正确的是 ( ) A .物体受到向心力的作用才可能做圆周运动 B .向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果来命名的,但受力分析时应该画出 C .向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中某一种力或某几种力的合力 D .向心力只改变物体运动的方向,不改变物体运动的快慢 7、如图所示的圆锥摆中,摆球A 在水平面上作匀速圆周运动,关于A 的受力情况,下列说法中正确的是 ( ) A .摆球A 受重力、拉力和向心力的作用; B .摆球A 受拉力和向心力的作用; C .摆球A 受拉力和重力的作用; D .摆球A 受重力和向心力的作用。 8、如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所受向心力是 ( )

高中物理公式推导匀速圆周运动向心加速度向心力

高中物理公式推导二 圆周运动向心加速度的推导 1、作图分析: 如图所示,在0t 、t 时刻的速度位置为: 2、推导过程: 第一,对于匀速圆周运动而言,速度的大小是不发生变化的,变化的只是速度的方向,如图所示,速度方向的变化量为v ,则有:

θθ?=?≈?t v v v 0 第二,根据加速度的定义: t v a ??= 则有: t v t v a n ??=??=θ0 第三,根据圆周运动的相关关系知: R v t =??=θω 是故,圆周运动的向心加速度为: R v a n 2= 第四,圆周运动的向心力的大小为:

R v m ma F n 2== 3、意外收获: 第一,对于圆周运动,我们应该理解速度、角速度、周期之间的关系。具体为: R v = ω T πω2= v R πω2= 第二,我们应该掌握极限的相关知识,合理利用极限来解决相关问题。 第三,如果我们谈论的不是匀速圆周运动,我们同样可以利用此方法进行谈论。对于非匀速圆周运动(或者叫做曲线运动),不仅速度的方向发生了变化,而且速度的大小也发生了变化,所以, 不仅有向心加速度之外,应该也有使物体速度大小变化的加速度。但是,在这种情况下,我们的向心加速度,叫做径向加速度,速度大小变化的加速度,叫做切向加速度。故有:

(1)向心加速度为: R v a n 2= (2)切向加速度为: t v a t ??= (注意:这里的 v ?是指切向速度方向速度的变化量,并不是指 图上的 v ?。) 4、注意事项: 对于匀速圆周运动而言,需要掌握的知识点并不是很多,我们只要能够理解一些物理量之间的基本关系即可。本篇的讨论只为学有余力的高中学生推荐,不过,物理推导讲究的是方法,并不是死记硬背公式,掌握了这一知识点的推导过程对以后了解其他物理知识会有很大的帮助。

【知识点】高中物理圆周运动及向心力知识点总结

【知识点】高中物理圆周运动及向心力知识点总结 一、匀速圆周运动 1.定义:物体的运动轨迹是圆的运动叫做圆周运动,物体运动的线速度大小不变的圆周运动即为匀速圆周运动。 2.特点: ①轨迹是圆; ②线速度、加速度均大小不变,方向不断改变,故属于加速度改变的变速曲线运动,匀速圆周运动的角速度恒定; ③匀速圆周运动发生条件是质点受到大小不变、方向始终与速度方向垂直的合外力; ④匀速圆周运动的运动状态周而复始地出现,匀速圆周运动具有周期性。 3.描述圆周运动的物理量: (1)线速度v是描述质点沿圆周运动快慢的物理量,是矢量; 其方向沿轨迹切线,国际单位制中单位符号是m/s,匀速圆周运动中,v的大小不变,方向却一直在变; (2)角速度ω是描述质点绕圆心转动快慢的物理量,是矢量;国际单位符号是rad/s; (3)周期T是质点沿圆周运动一周所用时间,在国际单位制中单位符号是s; (4)频率f是质点在单位时间内完成一个完整圆周运动的次数,在国际单位制中单位符号是Hz; (5)转速n是质点在单位时间内转过的圈数,单位符号为r/s,以及r/min. 4.各运动参量之间的转换关系: 模型一:共轴传动

模型二:皮带传动 模型三:齿轮传动

二、向心加速度 1.定义:任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心,这个加速度叫向心加速度。注:并不是任何情况下,向心加速度的方向都是指向圆心。 当物体做变速圆周运动时,向心加速度的一个分加速度指向圆心。 2.方向:在匀速圆周运动中,始终指向圆心,始终与线速度的方向垂直。 向心加速度只改变线速度的方向而非大小。 3.意义:描述圆周运动速度方向方向改变快慢的物理量。 4.公式: 5.两个函数图像:

高中物理公式推导(匀速圆周运动向心加速度、向心力)word版本

V t ΔV 高中物理公式推导二 圆周运动向心加速度的推导 1、作图分析: 如图所示,在0t 、 t 时刻的速度位置为: 2、推导过程: 第一,对于匀速圆周运动而言,速度的大小是不发生变化的,变化的只是速度的方向,如图所示,速度方向的变化量为 v ,则有: R ? V 0 V 0

θ θ?=?≈?t v v v 0 第二,根据加速度的定义: t v a ??= 则有: t v t v a n ??= ??=θ0 第三,根据圆周运动的相关关系知: R v t = ??=θω 是故,圆周运动的向心加速度为: R v a n 2 = 第四,圆周运动的向心力的大小为:

R v m ma F n 2 == 3、意外收获: 第一,对于圆周运动,我们应该理解速度、角速度、周期之间的关系。具体为: R v =ω T πω2= v R πω2= 第二,我们应该掌握极限的相关知识,合理利用极限来解决相关问题。 第三,如果我们谈论的不是匀速圆周运动,我们同样可以利用此

方法进行谈论。对于非匀速圆周运动(或者叫做曲线运动),不仅速度的方向发生了变化,而且速度的大小也发生了变化,所以, 不仅有向心加速度之外,应该也有使物体速度大小变化的加速度。但是,在这种情况下,我们的向心加速度,叫做径向加速度,速度大小变化的加速度,叫做切向加速度。故有: (1)向心加速度为: R v a n 2 = (2) (3)切向加速度为: t v a t ??= (注意:这里的v ?是指切向速度方向速度的变化量,并不是指 图上的v ?。) 4、注意事项:

匀速圆周运动 向心力的教案示例

匀速圆周运动向心力的教案示例 一、教学目标 1.物理知识方面: (1)理解匀速圆周运动是变速运动; (2)掌握匀速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及它们间的数量关系;(3)初步掌握向心力概念及计算公式。 2.通过匀速圆周运动、向心力概念的建立过程,培养学生观察能力、抽象概括和归纳推理能力。 3.渗透科学方法的教育。 二、重点、难点分析 向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点,也是难点。通过生活实例及实验加强感知,突破难点。 三、教具 1.转台、小伞; 2.细绳一端系一个小球(学生两人一组); 3.向心力演示器。 四、主要教学过程 (一)引入新课 演示:将一粉笔头分别沿竖直向下、水平方向、斜向上抛出,观察运动轨迹。复习提问:粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么? 启发学生回答:速度方向与力的方向在同一条直线上,物体做直线运动;不在同一直线上,做曲线运动。 进一步提问:在曲线运动中,有一种特殊的运动形式,物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧(用单摆演示),称为圆周运动。请同学们列举实例。 (学生举例教师补充) 电扇、风车等转动时,上面各个点运动的轨迹是圆……大到宇宙天体如月球绕地球的运动,小到微观世界电子绕原子核的运动,都可看做圆周运动,它是一种常见的运动形式。提出问题:你在跑400m过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜?铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道,为什么路面总是外侧高内侧低?可见,圆周运动知识在实际中是很有用的。 引入:物理中,研究问题的基本方法是从最简单的情况开始。 板书:匀速圆周运动 (二)教学过程设计 思考:什么样的圆周运动最简单? 引导学生回答:物体运动快慢不变。 板书:1.匀速圆周运动物体在相等的时间里通过的圆弧长相等,

用微积分推导匀速圆周运动向心力公式

用微积分推导匀速圆周运动向心力公式 已知如图所示,建立如 图所示平面直角坐标系,其中物体做圆周运动的轨迹方程为x 2+y 2=R 2,即圆周半径为R 。设t 为所经历的时间,当t=0时,物体位于坐标(R ,0)点,并且逆时针运动。设匀速圆周运动的速率为v ,设物体质量为m ,受到的向心力为F 。当时间为t 时,物体和圆心的连线与x 轴正方向的夹角为θ,设周期为T , 则2t T πθ= 在x 轴方向,物体所受的分力为 2cos x t F F T π=- 所以,x 方向的加速度为 2cos x F t a m T π=- 为两边对t 求积分得

2cos 2cos 22cos 22sin 2x x F t v dt m T F t dt m T F T t d t m T T F T t C m T πππππππ= -=- =- ?=-+??? 得其中,C x 与t 无关,由已知条件得,当t=0时,v x =0 代入上式得C x =0 t x 2sin 2x F T t v m T ππ∴=-当时间为时,轴方向的分速度为 在y 轴方向,物体所受到的分力为 2sin y t F F T π= 所以,物体在y 轴方向的加速度为 2sin y F t a m T π= 两边对t 求积分得 2sin 2sin 22sin 22cos 2y F t v dt m T F t dt m T F T t d t m T T F T t C m T πππππππ= = =?=-+??? 其中C 与t 无关,由已知条件得,当t=0时,v y =v 代入上式得

22cos 22y F T C v m FT t FT v v m T m ππππ=+∴=- ++ 22222222 2222sin (cos )4222cos ()222cos 02x y v v v F T t F T t F T v v m T m T m F T t F T v v m T m t T F T v m ππππππππππ=+∴=+-+++=++= 经化简可得 由于为变量 所以只能 222222 22222222,444F T R T m v R F v m m v F R ππππ== = =移项,两边求平方得 v 由于代入得v 化简可得即向心力表达式

匀速圆周运动、向心力

匀速圆周运动、向心力 1、匀速圆周运动 2、线速度、角速度、周期和转速、向心加速度 3、向心力:向心力是一个效果力,由沿半径方向的合外力提供,不能在分析物体实际所受的各力之后又加一个向心力。 4、离心现象、近心运动 5、⑴共轴转动:周期相同,角速度相同 ⑵皮带、链条传动:线速度相同 6、匀速圆周运动和非匀速圆周运动 非匀速圆周运动:所受到的合力不指向圆心,合国产生两个作用效果:a、半径方向的分力F n即向心力,它改变速度的方向 b 切线方向的分力F t,它改变速度的大小。 7、圆周运动实例分析 ⑴火车转弯问题 ⑵汽车过桥问题 例1、关于质点做圆周运动,下列说法中正确的是( ) A.加速度和速度都变化,但物体所受合力不变 B.合外力方向不一定垂直于速度方向,且不一定指向圆心 C.匀速圆周运动是匀变速运动,其加速度恒定不变 D.匀速圆周运动不是匀速运动,合外力方向一定指向圆心 例2、如图所示,A、B两物体作匀速圆周运动时的向心加速度随半径变化的关系图线,其中B图线为双曲线,可得出( ) A.A物体运动时的线速度大小保持不变 B.A物体运动时的角速度大小保持不变 C.B物体运动时的角速度保持不变 D.B物体运动的线速度随r而改变

例3、如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m的小球.给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,设细绳与竖直方向的夹角为θ.下列说法中正确的是( ) A.小球受重力、绳的拉力和向心力作用 B.小球做圆周运动的半径为L C.θ越大,小球运动的速度越大 D.θ越大,小球运动的周期越大 例4、如图所示,某游乐场有一水上转台,可在水平面内匀速转动,沿半径方向面对面手拉手坐着甲、乙两个小孩,假设两小孩的质量相等,他们与盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加快到两小孩刚好还未发生滑动时,某一时刻两小孩突然松手,则两小孩的运动情况是( )A.两小孩均沿切线方向滑出后落入水中 B.两小孩均沿半径方向滑出后落入水中 C.两小孩仍随圆盘一起做匀速圆周运动,不会发生滑动而落入水中D.甲仍随圆盘一起做匀速圆周运动,乙发生滑动最终落入水中 例5、如图所示,为一种“滚轮--平盘无极变速器”的示意图,它由固定于主动轴上的平盘和可随从动轴移动的圆柱形滚轮组成.由于摩擦的作用,当平盘转动时,滚轮就会跟随转动.如果认为滚轮不会打滑,那么主动轴转速n1、从动轴转速n2、滚轮半径r以及滚轮中心距离主动轴轴线的距离x之间的关系是( )

物理教案-匀速圆周运动的实例分析

物理教案-匀速圆周运动的实例分析 教学目标 知识目标 1、进一步理解向心力的概念. 2、理解向心力公式,进一步明确匀速圆周运动的产生条件,掌握向心力公式的应用. 能力目标 1、培养在实际问题中分析向心力来源的能力. 2、培养运用物理知识解决实际问题的能力. 情感目标 1、激发学生学习兴趣,培养学生关心周围事物的习惯. 教学建议 教材分析 教材首先明确提出向心力是按效果命名的力,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向心加速度,它就是物体所受的向心力,接着详细介绍了火车转弯和汽车过拱桥两个常见的实际问题.后面又附有思考与讨论,开拓学生的思维. 教法建议 1、培养学生分析向心力来源的能力,分析问题时,要首先引导学生对做周围运动的物体进行受力情况分析,并让学生清楚地认识到求出物体沿半径方向受到的合外力,就是提供给物体做圆周运动的向心力. 2、培养学生运用物体知识解决实际问题的能力.通过例题的分析与讨论(结合动画或课件),引导学生从中领悟掌握运用向心力公式的思路和方法.即:第一:根据物体受力情况分析向心力的来源,做匀速圆周运动的物体. 第二:运用向心力公式计算做圆周运动所需的向心力. 第三:由物体实际受到的力提供了它所需要的向心力,列出方程求解. 3、可多举一些实例让学生分析.向心力可由重力、弹力、摩擦力等单独提供,也可由它们的合力提供.

4、在讲述汽车过拱桥的问题时,汽车做的是变速圆周运动,对此要根据牛顿第二定律的瞬时性向学生指出:在变速圆周运动中,物体在各位置受到的向心力分别产生了物体通过各位置的向心加速度,向心力公式仍是适用的.但要注意,对于物体做匀速圆周运动的情况,只有在物体通过最高点和最低点时,向心力才是合外力.同时,还可以向学生指出:此问题中出现的汽车对桥面的压力大于或小于车重的现象,是发生在圆周运动中的超重或失重现象. 教学设计方案 匀速圆周运动的实例分析 教学重点:分析向心力来源. 教学难点:实际问题的处理方法. 主要设计: 一、讨论向心力的来源: 例如:万有引力提供向心力(人造地球卫星);弹力提供向心力(绳系小球在光滑水平面上的匀速圆周运动);摩擦力力提供向心力(物价在转盘上随转盘一起转动);合力提供向心力(圆锥摆等). 二、讨论火车转弯: (一)展示图片1:火车车轮有凸出的轮缘. (二)展示课件1:外轨作用在火车轮缘上的力F是使火车必须转弯的向心力. (三)展示课件2:外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力. (四)讨论:为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制? 三、讨论汽车过拱桥: (一)思考:汽车过拱桥时,对桥面的压力与重力谁大? (二)展示课件3:汽车过拱桥在最高点的受力情况(变变) (三)展示课件4:汽车过凹形桥时低点时的受力情况(变变) (四)总结在圆周运动中的超重、失重情况.

匀速圆周运动 向心力 向心加速度 人教版必修2

匀速圆周运动 一、圆周运动的基本概念 1. 圆周运动:如果物体的运动轨迹是一个圆,则称物体做圆周运动;生活中手表上秒针尖端的运动、地球绕太阳的运动等都是圆周运动;圆周运动也是一种曲线运动,因此圆周运动也是变速运动;物理学上,描述圆周运动运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期、频率、转速: 2.线速度定义:做圆周运动的质点,质点通过的弧长△s 与所用时间△t 的比值叫做线速度,用v 表示,线速度大小计算式为v =t s ??,线速度的方向为曲线在该点的切线方向,单位为m/s 。可见,线速度就是我们以前学过的速度,只是为了和角速度相区别而加了个“线”字,叫做线速度而不叫速度。 3.角速度定义:做圆周运动的质点,圆周半径转过的弧度θ?与所用时间?t 的比值叫做角速度,用ω表示,角度的计算式为ω=t ??θ,角速度的方向不是曲线的切线方向,而是和圆周运动的平面互相垂直;角速度的单位为弧度每秒,符号为rad /s ; 注意:在圆周运动中,线速度和角速度都描述了圆周运动的快慢,两者都是矢量,但线速度的方向时刻变化,角速度的方向不变。 4.周期、频率、转速:做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫周期,T 表示,单位:s ;物体ls 内完成圆周运动的圈数叫做频率,f 表示,单位是赫兹,“Hz ”;可见,周期和频率互为倒数;做圆周运动的物体单位时间(单位时间可以是1秒或1分钟或1小时)所转过的圈数叫转速,用n 表示,单位:r/s 或 r/min ,可见当转速以r/s 为单位时,转速和频率在数值上相等。 总结:当线速度、角速度、频率、转速越大时,做圆周运动的物体运动得越快;周期越小时,做圆周运动的物体运动得越快。 二.匀速圆周运动的基本概念 1. 匀速圆周运动概念:质点沿圆周运动,如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等(或者在相等的时间里圆周半径转过的弧度相等),这种运动叫做匀速圆周运动,实际上,匀速圆周运动就是线速度大小每时每刻都不变的圆周运动。说明:匀速圆周运动的线速度方向每时每刻都改变,也就是说线速度是时刻变化的,所以匀速圆周仍然是一种变速运动,这里的“匀速”是指速率不变即线速度大小不变;匀速圆周运动的角速度大小和方向都不变,所以匀速圆周运动的角速度是一个恒量,线速度却不是一个恒量。 2. 匀速圆周运动中线速度、角速度、周期、频率的计算式和决定式(注意:决定式可以说成正比成反比, 而定义式却不能说成正比成反比) 计算式:v =t s ?? ω=t ??θ 决定式: f=1/T,ω=2π/T =2π·f=2π·n , v=ω·r (r 是匀速圆周运动的半径,可见匀速圆周运动中角速度只跟周期有关,线速度由角速度和半径共同决定) 练习: 1、某做匀速圆周运动的物体,已知它的转速为n=4r/s ,其轨迹圆的半径R=3m ,试求: (1)周期为多少? (2)角速度为多少? (3)线速度为多少?

匀速圆周运动 向心力的教案

匀速圆周运动向心力的教案 王旭光(雷州市第三中学) 一、教学目标 二、重点、难点分析 向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点,也是难点。通过生活实例及实验加强感知,突破难点。 三、教具 1.转台、小伞; 2.细绳一端系一个小球(学生两人一组); 3.向心力演示器。 四、主要教学过程 (一)引入新课 演示:将一粉笔头分别沿竖直向下、水平方向、斜向上抛出,观察运动轨迹。复习提问:粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么? 启发学生回答:速度方向与力的方向在同一条直线上,物体做直线运动;不在同一直线上,做曲线运动。 进一步提问:在曲线运动中,有一种特殊的运动形式,物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧(用单摆演示),称为圆周运动。请同学们列举实例。 (学生举例教师补充) 电扇、风车等转动时,上面各个点运动的轨迹是圆……大到宇宙天体如月球绕地球的运动,小到微观世界电子绕原子核的运动,都可看做圆周运动,它是一种常见的运动形式。提出问题:你在跑400m过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜?铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道,为什么路面总是外侧高内侧低?可见,圆周运动知识在实际中是很有用的。 引入:物理中,研究问题的基本方法是从最简单的情况开始。 板书:匀速圆周运动 (二)教学过程设计 思考:什么样的圆周运动最简单? 引导学生回答:物体运动快慢不变。 板书:1.匀速圆周运动物体在相等的时间里通过的圆弧长相等,如机械钟表针尖的运动。思考:匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性。用什么物理量可以描述匀速圆周运动的快慢?

(学生自由发言) 板书:2.描述匀速圆周运动快慢的物理量 (1)线速度:物体通过的圆弧长s与所用时间t的比值。 当t很短,s很短,即为某一时刻的瞬时速度。线速度其实就是物体做圆周运动的瞬时速度。当物体做匀速圆周运动时,各个时刻线速度大小相同,而方向时刻在改变。那么,线速度方向有何特点呢? 演示:水淋在小伞上,同时摇动转台。观察:水滴沿切线方向飞出。 思考:说明什么? 师生分析:飞出的水滴在离开伞的瞬间,由于惯性要保持原来的速度方向,因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向。 板书:方向:沿着圆周各点的切线方向。如图3。 (2)角速度:半径转过的角度φ所用时间的比值。如图4。 (3)周期:质点沿圆周运动一周所用的时间。如:地球公转周期约365天,钟表秒针周期60s等,周期长,表示运动慢。 (角速度、周期可由学生自己说出并看书完成) 板书:(师生共同完成)

知识讲解+圆周运动的向心力及其应用电子教案

知识讲解+圆周运动的向心力及其应用

圆周运动的向心力及其应用 【要点梳理】 要点一、物体做匀速圆周运动的条件 物体做匀速圆周运动的条件:具有一定速度的物体,在大小不变且方向总是与速度方向垂直的合外力的作用下做匀速圆周运动。 说明:从物体受到的合外力、初速度以及它们的方向关系上探讨物体的运动情况,是理解运动和力关系的基本方法。 要点二、关于向心力及其来源 1、向心力 (1)向心力的定义:在圆周运动中,物体受到的合力在沿着半径方向上的分量叫做向心力. (2)向心力的作用:是改变线速度的方向产生向心加速度的原因。 (3)向心力的大小: 2 2 v F ma m mr r ω=== 向向 向心力的大小等于物体的质量和向心加速度的乘积; 对于确定的物体,在半径一定的情况下,向心力的大小正比于线速度的平方,也正比于角速度的平方; 线速度一定时,向心力反比于圆周运动的半径;角速度一定时,向心力正比于圆周运动的半径。 如果是匀速圆周运动则有: 22 222 2 4 4 v F ma m mr mr mr f r T π ωπ===== 向向 (4)向心力的方向:与速度方向垂直,沿半径指向圆心。 (5)关于向心力的说明: ①向心力是按效果命名的,它不是某种性质的力; ②匀速圆周运动中的向心力始终垂直于物体运动的速度方向,所以它只能改变物体的速度方向,不能改变速度的大小;

③无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动,向心力总是变力,但是在匀速圆周运动中向心力的大小是不变的,仅方向不断变化。 2、向心力的来源 (1)向心力不是一种特殊的力。重力(万有引力)、弹力、摩擦力等每一种力以及这些力的合力或分力都可以作为向心力。 (2)匀速圆周运动的实例及对应的向心力的来源 (如表所示): 要点三、匀速圆周运动与变速圆周运动的区别 1、从向心力看匀速圆周运动和变速圆周运动

平抛、匀速圆周运动公式

匀速圆周运动公式 1.线速度:v (矢量) 单位:米/秒(m/s ) 公式:v =t s ??=ωr=T r π2=2 f r=2n r (或30 nr π) 2.角速度:ω(矢量) 单位:弧度/秒(rad/s ) 公式:ω=t ??θ=r v =T π2=2 f =2n (或30 n π)(转速n 前者单位为r/s 后者为r/min ) 3.向心加速度:n a (矢量) 单位:米2/秒(m 2/s ) 公式:n a =t v ??=r v 2 =ω2r=224T r π=4π2fr=v ω 4.向心力:n F (矢量) 单位:牛(N ) 公式:n F = m n a =m r v 2 =m ω2r=m 2 24T r π 5.周期:T (标量) 单位:秒(s ) 周期与频率的关系:f T 1= 6.频率:f (标量) 单位:赫兹,简称:赫,符号:Hz 7.转速:n (标量) 单位:转/秒(r/s) 或 转/分(r/min) 与频率的关系:f=n (转速单位为r/s ) 注意:(1)匀速圆周运动的物体的向心力就是物体所受的合外力,总是指向圆心。 (2)卫星绕地球、行星绕太阳作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。 (3)氢原子核外电子绕核作匀速圆周运动的向心力是原子核对核外电子的库仑力。 平抛运动公式

t ?t g v ?=?v ?1.水平分运动: 匀速直线运动 水平位移: x = 0v t 水平分速度:x v = 0v 2.竖直分运动: 初速度为零的匀加速直线运动(即自由落体运动) 竖直位移: y =21g t 2 竖直分速度:y v = g t gy v y 22= 3.合速度: v = y x v v + tan θ =x y v v =0 v gt 4.合位移: 22y x l += tan α= x y =02v gt 即:tan θ=2 tan α 速度方向延长线过水平位移重点x /2 5.飞行时间: g h t 2= 6.水平射程: x =0v t =g h v 20 其中:h 为下落高度 7.速度改变量:任意相等时间间隔内的速度改变量相同,方向恒为竖直向下 l v

【答案】高一物理《匀速圆周运动 向心力 向心加速度》单元测试2卷

高一物理《匀速圆周运动 向心力 向心加速度》 单元测试 时间:70分钟 一、选择题:(不定项选择,每题至少有一个答案是正确的。每题5分,共50分) 1、对于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是: A.线速度不变 B.角速度不变 C.转速不变 D.周期不变 2、如图所示,小物体A 与圆盘保持相对静止跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A 受力情况是( )。 A .重力、支持力 B .重力、向心力 C .重力、支持力、指向圆心的摩擦力 D .重力、支持力、向心力、摩擦力 3、质量为m 的小球,用长为l 的线悬挂在O 点,在O 点正下方l /2处有一光滑的钉子O /,把小球拉到与O /在同一水平面的位置,摆线被钉子拦住,如图所示,将小球从静止释放,当球第一次通过最低点P 的瞬间: A .小球速率突然减小 B .小球角速度突然减小 C .小球的向心加速度突然减小 D .摆线上的张力突然减小 4、关于做匀速圆周运动物体的线速度的大小和方向,下列说法中正确的是 A .大小不变,方向也不变 B .大小不断改变,方向不变 C .大小不变,方向不断改变 D .大小不断改变,方向也不断改变 5、火车轨道在转弯处外轨高于内轨,其高度差由转弯半径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶的速度为v ,则下列说法中正确的是( ) A 、 当以v 的速度通过此弯路时,火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力 B 、 当以v 的速度通过此弯路时,火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向 心力 C 、当速度大于v 时,轮缘挤压外轨

D 、当速度小于v 时,轮缘挤压外轨 6、一个电钟的秒针角速度为 A .πrad/s B .2πrad/s C . 60 π rad/s D . 30 π rad/s 7、质量为m 的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动,经过最高点而不脱离轨道的最小速度是v ,则当小球以2v 的速度经过最高点时,对轨道压力的大小是( )。 A .0 B .mg C .3mg D .5mg 8、用细线拴着一个小球,在光滑水平面上作匀速圆周运动,下列说法正确的是: A 、小球线速度大小一定时,线越长越容易断 B 、小球线速度大小一定时,线越短越容易断 C 、小球角速度一定时,线越长越容易断 D 、小球角速度一定时,线越短越容易断 9、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 10、如图所示,一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内运动,圆盘半径为R ,甲、乙两物体质量分别为M 和m (M >m ),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用长为L 的轻绳连在一起,L <R ,如图所示。若将甲物体放在转轴位置上,甲、乙连线正好沿半径方向拉直,要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则圆盘旋转的 角速度最大不得超过( )(两物体看作质点) A 、 ML g m M )(-μ B 、 mL g m M )(-μ C 、ML g m M )(+μ D 、 mL g m M )(+μ

圆周运动与向心力知识点训练

(4题) (第8题) (第9题) (3题) (第7题) 圆周运动与向心力训练题 1、关于向心力,以下说法中不正确的是( ) A .是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力 B .向心力就是做圆周运动的物体所受的合力 C .向心力是线速度变化的原因 D .只要物体受到向心力的作用,物体就做匀速圆周运动 2、如右上图所示,在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动,下列说法正确的是( ) A .物体所受弹力增大,摩擦力也增大 B .物体所受弹力增大,摩擦力减小 C .物体所受弹力减小,摩擦力减小 D .物体所受弹力增大,摩擦力不变 3、如右上图所示,A 、B 、C 三个物体放在旋转圆台上,动摩擦因数均为μ,A 的质量是2m ,B 和C 的质量均为m ,A 、B 离轴为R ,C 离轴为2R 。当圆台旋转时,则 ( ) A .若A 、 B 、 C 均未滑动,则C 的向心加速度最大 B .若A 、B 、C 均未滑动,则B 的摩擦力最小 C .当圆台转速增大时,B 比A 先滑动 D . 圆台转速增大时,C 比B 先滑动 4、如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A 和B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。则下列说法正确的是( ) A .球A 的线速度必定大于球 B 的线速度 B .球A 的角速度必定小于球B 的角速度 C .球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期 D .球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力 5、下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中,正确的是 ( ) A .物体除其他的力外还要受到—个向心力的作用 B .物体所受的合外力提供向心力 C .向心力是一个恒力 D .向心力的大小—直在变化 6、下列关于向心力的说法中正确的是 ( ) A .物体受到向心力的作用才可能做圆周运动 B .向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果来命名的,但受力分析时应该画出 C .向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中某一种力或某几种力的合力 D .向心力只改变物体运动的方向,不改变物体运动的快慢 7、如图所示的圆锥摆中,摆球A 在水平面上作匀速圆周运动,关于A 的受力情况,下列说法中正确的是 ( ) A .摆球A 受重力、拉力和向心力的作用; B .摆球A 受拉力和向心力的作用; C .摆球A 受拉力和重力的作用; D .摆球A 受重力和向心力的作用。 8、如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所受向心力是 ( ) A .重力 B .弹力 C .静摩擦力 D .滑动摩擦力 9、如图所示,一圆盘可绕通过圆盘中心O 且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一小木块A ,它随圆盘一起做匀速圆周运动。则关于木块A 的受力,下列说法正确的是 ( ) A .木块A 受重力、支持力和向心力 B .木块A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向指向圆心 C .木块A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向与木块运动方向相反 D .木块A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向与木块运动方向相同

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