浦東新王牌周末小班高中物理勻速圓周運(yùn)動(dòng)

1、浦東新王牌周末小班高中物理-勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)一、圓周運(yùn)動(dòng)及質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件圓周運(yùn)動(dòng)定義：如果質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓，那么質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就叫做圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的區(qū)別：O它們運(yùn)動(dòng)的軌跡不同；兩種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的條件不同.2.質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件如果質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)一定會(huì)受到向心力的作用，這個(gè)向心力不斷改變質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，并始終沿著半徑指向圓心.向心力定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的指向圓心的力.方向：始終指向圓心，時(shí)刻在改變.作用效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小.向心加速度定義：由向心力產(chǎn)生的指向圓心方向的加速度.方向：始終指向圓心，時(shí)刻在改變.二、圓周運(yùn)動(dòng)的快慢線速度的大小定義：

2、質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的圓弧長(zhǎng)度S與所用的時(shí)間f之比就是質(zhì)點(diǎn)的線速度的大小.線速度用符號(hào)。表示.公式：svt單位：m/s.線速度的方向質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度的方向就是質(zhì)點(diǎn)所在圓周位置的切線方向.3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)如果做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的線速度大小保持不變，或者說(shuō)在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等，這種圓周運(yùn)動(dòng)就叫勻速圓周運(yùn)動(dòng).4.角速度定義：當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)所在半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度和所用時(shí)間to的比值就是角速度的大小.角速度用3表示.公式：t?3=單位：在國(guó)際單位制中，角度的單位是rad(弧度)，時(shí)間的單位是so,角速度的單位是rado/s(讀作弧度每秒).三、周期和頻率勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種周期性的運(yùn)動(dòng).(1)周

3、期(to):做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間，單位是o。周期也是描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，周期長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)慢,周期短運(yùn)動(dòng)快。(2)頻率(f):物體Is由完成勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)，單位是赫茲，記作，Hz”.周期和頻率互為倒數(shù).頻率也是描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，頻率低運(yùn)動(dòng)慢，頻率高運(yùn)動(dòng)快。Tf1=(3)轉(zhuǎn)速n:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)叫轉(zhuǎn)速。單位是7s、r/min。四、線速度、角速度、周期間的關(guān)系1、定性關(guān)系三個(gè)物理量都是描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢，勻速圓周運(yùn)動(dòng)得越快，線速度越大、角速度越大、周期越小.2、定量關(guān)系設(shè)想物體沿半徑為r的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為

4、n2r，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為n2，因此有Trvn2=,Tnw2=比較可知：v=sr=2nnr=2nfr結(jié)論：由v=r3知，當(dāng)v定時(shí)，3與r成反比；當(dāng)3定時(shí)，v與r成正比；當(dāng)r定時(shí)，v與3成正比。五、對(duì)三種轉(zhuǎn)動(dòng)方式的討論1.共軸轉(zhuǎn)動(dòng)如圖所示，A點(diǎn)和B點(diǎn)在同軸的一個(gè)“圓盤(pán)”上，但跟軸(圓心)的距離不同，當(dāng)“圓盤(pán)”轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)和B點(diǎn)沿著不同半徑的圓周運(yùn)動(dòng)。它們的半徑分別為r和R，且r2皮帶傳動(dòng)如圖所示，A點(diǎn)和B點(diǎn)分別是兩個(gè)輪子邊緣上的點(diǎn)，兩個(gè)輪子用皮帶連接起來(lái)，并且皮帶不打滑。由于A、B兩點(diǎn)相當(dāng)于皮帶上的不同位置的點(diǎn)，所以它們的線速度必然相同，但是因?yàn)榘霃讲煌?，所以角速度不同。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)方向相同。線速度、

5、角速度、周期存在著定量關(guān)系。3.齒輪傳動(dòng)如圖所示，A點(diǎn)和B點(diǎn)分別是兩個(gè)齒輪邊緣上的點(diǎn)，兩個(gè)齒輪用齒嚙合。兩個(gè)輪子在同一時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)相等，或者說(shuō)，A、B兩點(diǎn)的線速度相等，但它們的轉(zhuǎn)動(dòng)方向恰好相反，即當(dāng)A順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，B逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。線速度、角速度、周期存在著定量關(guān)系：六、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是按力的作用效果來(lái)命名的力，它不是具有確定性質(zhì)的某種力，相反，任何性質(zhì)的力都可以作為向心力。向心力的作用效果是改變線速度的方向。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力即為向心力，它是產(chǎn)生向心加速度的原因，其方向定指向圓心，是變化的。向心力可以是某幾個(gè)力的合力，也可以是某個(gè)力的分力。因此決不能在受力分析時(shí)沿圓心方向

6、多加一個(gè)向心力。物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力大小可以表示為：2242TrmrmrmmaFnu3=勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力的特點(diǎn)由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)僅是速度方向發(fā)生變化而速度大小不變，故只存在向心加速度，物體受的外力的合力就是向心力，可見(jiàn)，合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直指向圓心，是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件。七、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)(1)彈力只可能向下，如圖4-29所示繩拉球。這種情況下，vgR,否則不能通過(guò)最高點(diǎn)。(2)彈力只可能向上，如圖4-30所示車過(guò)橋。在這種情況下，vgR，否則車將離開(kāi)橋面，做平拋運(yùn)動(dòng)。彈力既可能向上，又可能向下，如圖4-31所示球在管內(nèi)轉(zhuǎn)(或桿連球、環(huán)穿珠)。這種情況下

7、，速度大小可以取任意值。例題1】勻速圓周運(yùn)動(dòng)屬于()(A)勻速運(yùn)動(dòng)(B)勻加速運(yùn)動(dòng)(C)加速度不變的運(yùn)動(dòng)(D)變加速的曲線運(yùn)動(dòng)【例題2】半徑為r和R的圓柱體靠摩擦傳動(dòng)，已知R=2r,A,B分別在大、小圓柱的邊緣上，rCO=2，如圖4-32所示，若兩圓柱之間沒(méi)有打滑現(xiàn)象，則=cBAvvv:【例題3】有一水平放置的圓盤(pán)能繞與該盤(pán)垂直的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng),若在盤(pán)面上放一小物體后，該物體能與盤(pán)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)如圖4A1所示，則該小物體的受力情況是()(A)重力、支持力(B)重力、支持力和指向盤(pán)心的摩擦力(C)重力、支持力和指向與速度方向相反的摩擦力(D)重力、支持力、摩擦力、向心力(2008廣東)有一種叫“飛椅

8、的游樂(lè)項(xiàng)目，示意圖如圖4A3所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半【例題4】徑為r的水平轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣.轉(zhuǎn)盤(pán)可繞穿過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi),與豎直方向的夾角為a不計(jì)鋼繩的重力，求轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度3與夾角B的關(guān)系.【小試身手】1.以下說(shuō)法中正確的是()A軌跡是圓的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；B質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)速度不變；C質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任何時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的比值是恒量;D質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任何時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)和半徑的連線轉(zhuǎn)過(guò)的弧度角與時(shí)間的比值是恒量。2關(guān)于角速度和線速度，下列說(shuō)法正確的是()半徑一定，角速度與線速度成反比半徑

9、一定，角速度與線速度成正比線速度一定，角速度與半徑成正比角速度一定，線速度與半徑成反比3如圖所示的皮帶傳動(dòng)裝置中，輪A和B同軸，A、B、C分別是三個(gè)輪邊緣的點(diǎn)，且BcaRRR2=，則三質(zhì)點(diǎn)角速度和線速度的關(guān)系分別為（皮帶不打滑）（）1:2:1:,1:2:1:=CBACBAvvvwwwB.=CBA333：:1:2:2,=CBAvvv:1:1:2C.=CBA333：:2:2:1,=CBAvvv:2:1:1D.=CBA333：:1:2:2,=CBAvvv:2:2:14若全自動(dòng)洗衣機(jī)脫水時(shí)桶的轉(zhuǎn)速為1200r/min，桶的半徑為20cm，則桶壁任一點(diǎn)的角速度為rad/s，線速度為m/s25圖4-3-6

10、為自行車傳動(dòng)部分示意圖，a為踏腳，OA為曲軸，b為齒輪（牙盤(pán)）,d為齒輪，C為鏈條，e為后輪（主動(dòng)輪）。已知OA=25cm,br=10cm,dr=4cm,er=36cm如果傳動(dòng)過(guò)程中無(wú)打滑現(xiàn)象，當(dāng)踏腳以每分鐘30r的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，自行車行進(jìn)的速度為多大？6如圖所示，一個(gè)大輪通過(guò)皮帶拉著小輪轉(zhuǎn)動(dòng),皮帶和兩輪之間無(wú)滑動(dòng)，大輪的半徑是小輪的2倍，大輪上的一點(diǎn)s離轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離是半徑的21,當(dāng)大輪邊緣上P點(diǎn)的向心加速度是10m/s2時(shí)，大輪上的S點(diǎn)和小輪上的Q點(diǎn)的向心加速度為sa=m/s2,Qa=ms27關(guān)于向心力的說(shuō)法中不正確的是（）向心力是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的一種新的性質(zhì)的力向心力是指向圓心

11、方向的合力，是根據(jù)力的作用效果來(lái)命名的向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力的合力，也可以是其中某一個(gè)力的分力向心力只改變物體運(yùn)動(dòng)的方向，不改變物體速度的大小8.甲、乙兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)繞同一圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，甲的圓周半徑是乙的3/4。當(dāng)甲運(yùn)動(dòng)60周時(shí)，乙運(yùn)動(dòng)45周，那么，甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)的向心加速度之比是（）4:33:41:19:169如圖所示，一圓環(huán)，其圓心為O,若以它的直徑AB為軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),)則:(1)圓環(huán)上P、Q兩點(diǎn)的線速度大小之比是.(2)若圓環(huán)的半徑是20cm，繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)的周期是0.01s，環(huán)上Q點(diǎn)的向心加速度大小是m/s2.如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量不同的小球用長(zhǎng)度不等的細(xì)線拴在同一點(diǎn)，并在同一

12、水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則它們的)(A)運(yùn)動(dòng)周期相同(B)運(yùn)動(dòng)線速度一樣(C)運(yùn)動(dòng)角速度相同(D)向心加速度相同質(zhì)量為m的飛機(jī)，以速率v在水平面上做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則空氣對(duì)飛機(jī)作用力的大小等于()mgrvm2224grvm+D.rvmmg2+坐過(guò)山車時(shí),質(zhì)量為m的人隨車在豎直平面內(nèi)沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A車在最高點(diǎn)時(shí)人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險(xiǎn)帶拉住若沒(méi)有保險(xiǎn)帶，人一定會(huì)掉下去人在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座位仍可能產(chǎn)生壓力，但壓力一定小于mg人在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小相等人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力大于mg如右圖所示，木板B托著木塊A在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。從水平位置a到最高點(diǎn)b的過(guò)程中()B對(duì)A的支持力越來(lái)越大B對(duì)A的支持力越來(lái)越小B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越小如圖所示，長(zhǎng)為I的繩子下端連著質(zhì)量為m的小球，上端懸于天花板上，把繩子拉直，繩子與豎直線夾角為60。，此時(shí)小球靜止于光滑的水平桌面上問(wèn):當(dāng)球以lg=3作圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子張力T為多大?桌面受到壓力N為多大？(2)當(dāng)球以I4g=3作圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，