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简介:
以下为课件内提取的文本内容,仅供参考: 四.圆周运动 本节要点: 1.什么是圆周运动? 2.什么是匀速圆周运动? 3怎样描述圆周运动的快慢? 4.v.T.ω之间的关系? 2.在圆周运动中,常见的最简单的是匀速圆周运动。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,这种运动就叫做匀速圆周运动 1.匀速圆周运动的参量是描述匀速圆周运动快慢的物理量。表示匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期和频率,分别用符v,ω,T,f表示。 1.圆周运动:运动质点的轨迹在圆周上的运动。 1.线速度V 定义:对匀速圆周运动,弧长s与时间t的比值叫做线速度V . 线速度注意:“匀速”指的是速度大小不变。 2.角速度ω 定义:对匀速圆周运动,角度与时间t的比值叫角速度. 注意:角速度是矢量. 单位:弧度/秒 rad/s 3.周期T 定义:对匀速圆周运动,运动一周所用的时间叫周期. 注意:周期是标量 单位:秒 V.T.ω之间关系 一.定性关系 匀速圆周运动的参量是描述匀速圆周运动快慢的物理量。表示匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期和频率、转速,分别用符v,ω,T,f,n表示。线速度、角速度越大,周期越小,频率越高,表明运动的越快。在匀速圆周运动中,线速度、角速度、周期和频率的大小均是不变的。 二.数量关系 V=2πr/T ω=2π/T V=rω T=1/f F=n(注意单位) 典型例题 例1:书P91思考与讨论 例2.一个大轮通过皮带拉着小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮半径是小轮半径的3倍大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1/3,大轮边缘上一点P,小轮边缘上一点Q,则VS:VP:VQ = ωq:ωP:ωs= 小结 第二课时五.向心力.向心加速度 匀速圆周运动一向心力 实验平抛运动.gsp 使质点产生向心加速度的力,就叫做向心力。向心力大小的计算公式有:
匀速圆周运动的质点具有向心加速度,加速度的方向是沿着半径指向圆心的,而且总保持与即时线速度的方向垂直 a的方向解释 匀速圆周运动的速度方向不断改变,所以一定有加速度。质点做匀速圆周运动时,根据牛顿第二定律,质点必受到向心加速度a,方向总指向圆心,它在任一时刻的加速度都是沿着半径指向圆心的,总保持与即时线速度方向垂直,因此叫向心加速度大小的计算公式为:a=v2/r由于匀速圆周运动的v,r大小不变,所以向心加速度的大小也是不变的。匀速圆周运动的即时速度和加速度的大小虽然不变,但它们的方向却时刻在变。因此,匀速圆周运动实质上是非匀变速运动或称变加速运动。 思考与讨论 向心力是根据其产生向心加速度的效果命名的。它可以是某种性质的一个力,也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。所有做匀速圆周运动的物体,都必须受到向心力的作用,向心力与线速度都是大小恒定,方向时刻改变,且总保持互相垂直。 水平元盘绕轴转动时,盘上静止物体做圆周运动所需的向心力就是静摩擦力f(重力G与支持力N抵消) 应用1.火车拐弯 若火车的拐弯处轨道面倾角为θ,应有: 当r、θ一定时,车以相应速度v行驶,可不受外轨的旁推力作用,当然外轨、内轨均不受车的推力的作用。但若车速v′>v,则仍需外轨对车有向内的推力,若车速过大,F′仍不能满足车拐弯所需的向心力,火车仍有出事故的危险。若v″ 应用2汽车过桥 例以v过桥时,分析车对桥梁的压力? 变化:过如图示处,分析 车对底层的压力? 应用3.水流星 如图要水流星刚巧能经过最高点,在最高点时至少需要多大速度? 绳栓着小球做圆周运动时,小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定,向心力F=mω2r,如果ω增大,则F也增大,F增大到一定程度,绳会被拉断,致使F=0,向心力消失,小球将沿切线方向飞出而远离圆心运动。同样,若F小于它做圆周运动的所需的向心力,即F 离心现象事例 在实际中,有一些利用离心运动的机械,这些机械叫做离心机械。离心机械的种类很多,应用也很广。例如,离心干燥(脱水)器,离心分离器,离心水泵。 典型例题 例题一: 1.一个大轮通过皮带拉着小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮半径是小轮半径的2倍大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1/3,当大轮边上P点的向心加速度是0.6m/s2时,大轮上的S点和小轮边缘上的Q点向心加速度各多大? 2.做匀速圆周运动的物体: A. 受平衡的力作用。 B. 所受的力可能平衡,也可能不平衡。 C. 所受的外力的合力始终垂直于速度方向,大小不变。 D. 所受的外力的合力,始终指向圆心,是个恒力 例题二: 长为l的细绳一端栓一小球,另一端固定在O点,使小球在竖直平面做圆周运动,若小球恰能通过最高点(不受绳的拉力),Va=? 例题三: 在半径为r的水平转台边缘放一这质量为m的物体,在转台角速度增大到ω0时,物体恰好被甩出转台。若在物体所在半径的中点再放一相同的物体,并用细线连接两个物体。那么,⑴当转动角速度为1.1ω0时,细线的拉力是多少? ⑵转动角速度为多大时,两个物体会在转台上滑动? ⑴对边缘物体: ???????????????????????????????????????????????????????????????????后来两个物体连接时:受绳的拉力T和fm, ⑵两个物体连接时: ????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????????????? ?????????????时,两个物体在转台上滑动。 例题四:内壁光滑两端封口的长为20cm的玻璃管,管内抽成真空,内装原长为15cm,倔强系数为K=300N/m的轻弹簧,弹簧两端系有质量为100g的薄活塞。g取10m/s2。⑴当玻璃管以其中央为轴在竖直平面内匀速转动时,角速度至少为何值时,两个活塞均达到管的底端,分别画出最高点、最低点的活塞受力示意图。⑵若玻璃管的耐压力为22N,匀速转动的玻璃管角速度超过何值时,将使玻璃管的一端破裂?管在竖直位置时,上下两端哪一端先破裂?为什么? 例题五:一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角θ=30°。一条长为l的绳(质量不计),一端固定在圆锥体顶点O处,另一端栓着一个质量为m的小物体(可视为质点)。小物体以速率v绕轴线做水平匀速圆周运动。⑴当时 ,绳对物体的拉力。⑵当时 ,求绳对物体的拉力。 ⑴当 ???????时,∵V ⑵当 ????????时,∵V>Vb,∴小物体与锥面不接触,此时小物体只受绳拉力T′与重力mg。令α表示绳与轴线之间的夹角,将二力沿水平、竖直正交分解,根据牛顿 ?????????????????????? ???????????????????????????????????????????? 将v代入⑤,由⑤⑥消α得: ???????????????????????????? | ||||||||||||||||||||||||||||||
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