第二讲 圆周运动-【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程(人教版2019)(原卷版)
【暑假辅导班】2021 年新高二物理暑假精品课程(人教版 2019)
第二讲 圆周运动
【基础知识梳理】
一、描述圆周运动的物理量
1.圆周运动:运动轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动,圆周运动为曲线运动,故一定是变速运动.
2.线速度:描述物体圆周运动快慢的物理量.
v=Δs
Δt =2πr
T
3.角速度:描述物体绕圆心转动快慢的物理量.
ω=Δθ
Δt =2π
T
4.周期和频率:描述物体绕圆心转动快慢的物理量.
T=2πr
v
,
T=1
f
5.向心加速度:描述速度方向变化快慢的物理量.
an=rω2=v2
r=ωv=4π2
T2r
6.向心力:作用效果产生向心加速度,Fn=man.
7.相互关系:(1)
v=rω=2πr
T=2π rf
(2)
an=rω2=v2
r=ωv=4π2
T2r=4π2f2r
(3)
Fn=man=mr ω2=mv2
r=mωv=m4π2
T2r=m4π2f2r
8.描述圆周运动的各物理量之间的关系
9.描述圆周运动的各物理量之间关系的理解
(1)角速度、周期、转速之间关系的理解:物体做匀速圆周运动时,由 ω==2πn知,角速度、周期、转
速三个物理量,只要其中一个物理量确定了,其余两个物理量也唯一确定了.
(2)线速度与角速度之间关系的理解:由 v=ω·r知,r一定时,v∝ω;v一定时,ω∝;ω一定时,v∝r.
二、匀速圆周运动
1.定义:线速度大小不变的圆周运动.
2.特点
(1)线速度大小不变,方向不断变化,是一种变速运动.
(2)角速度不变.
(3)转速、周期不变.
3.方向
向心力的方向始终指向圆心,由于方向时刻改变,所以向心力是变力.
4.效果力
向心力是根据力的作用效果来命名的,凡是由某个力或者几个力的合力提供的物体做匀速圆周运动的
力,不管属于哪种性质,都是向心力.
5.向心力的来源
向心力是根据力的作用效果命名的.它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供,也可以由它
们的合力提供,还可以由某个力的分力提供.
三、变速圆周运动和一般曲线运动
1.变速圆周运动
变速圆周运动所受合外力一般不等于向心力,合外力一般产生两个方面的效果:
()合外力 F跟圆周相切的分力 Ft,此分力与物体运动的速度在一条直线上.
(2)合外力 F指向圆心的分力 Fn,此分力提供物体做圆周运动所需的向心力,改变物体速度的方向.
2.一般曲线运动的处理方法
一般曲线运动,可以把曲线分割成许多很短的小段,每一小段可看作一小段圆弧.圆弧弯曲程度不同,
表明它们具有不同的半径.这样,质点沿一般曲线运动时,可以采用圆周运动的分析方法进行处理.
3.匀速圆周运动和变速圆周运动的对比
匀速圆周运动 变速圆周运动
线速度特点 线速度的方向不断改变、大小不
变线速度的大小、方向都不断改变
受力特点 合力方向一定指向圆心,充当向
心力
合力可分解为与圆周相切的分力和指向圆心的分
力,指向圆心的分力充当向心力
周期性 有 不一定有
性质 均是非匀变速曲线运动
公式 Fn=m=mω2r都适用
四、匀速圆周运动的加速度方向
1.定义:任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心,这个加速度叫作向心加速度.
2.向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向垂直,故向心加速度的作用只改变速度的方向,
对速度的大小无影响.
五、匀速圆周运动的加速度大小
1.向心加速度公式
(1)基本公式 an==ω2r.
(2)拓展公式 an=·r=ωv.
2.向心加速度的公式既适用于匀速圆周运动,也适用于非匀速圆周运动.
3.向心加速度的几种表达式
4.向心加速度的大小与半径的关系
(1)当半径一定时,向心加速度的大小与角速度的平方成正比,也与线速度的平方成正比.随频率的增
大或周期的减小而增大.
(2)当角速度一定时,向心加速度与运动半径成正比.
(3)当线速度一定时,向心加速度与运动半径成反比.
(4)an与r的关系图象:如图所示,由 anr图象可以看出,an与r成正比还是反比,要看 ω恒定还是 v恒定.
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