考点题型归纳02 圆周运动-2020-2021学年高一物理下学期期末知识点•考点•题型高效复习专题

2020-2021学年高一物理下期末《知识点•考点•题型》高效复习专题 专题02 圆周运动 {知识点精辟归纳} 一：匀速圆周运动及其描述 一、匀速圆周运动 1．圆周运动：物体的运动轨迹是圆的运动． 2．匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间内通过的圆弧长度相等，这种运动就叫匀速圆周运动． 二、匀速圆周运动的线速度、角速度和周期 1．线速度 (1)定义式：v＝. 如果Δt取的足够小，v就为瞬时线速度．此时Δs的方向就与半径垂直，即沿该点的切线方向． (2)线速度的方向：质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向． (3)物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢． 2．角速度：半径转过的角度Δφ与所用时间Δt的比值，即ω＝(如图所示)．国际单位是弧度每秒，符号是rad/s. 3．转速与周期 (1)转速n：做圆周运动的物体单位时间内转过的圈数，常用符号n表示． (2)周期T：做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期，用符号T表示． (3)转速与周期的关系：若转速的单位是转每秒(r/s)，则转速与周期的关系为T＝. 4．匀速圆周运动的特点 (1)线速度的大小处处相等． (2)由于匀速圆周运动的线速度方向时刻在改变，所以它是一种变速运动．这里的“匀速”实质上指的是“匀速率”而不是“匀速度 三、描述圆周运动的各物理量之间的关系 1．线速度与周期的关系：v＝. 2．角速度与周期的关系：ω＝. 3．线速度与角速度的关系：v＝ωr. 二、同轴转动和皮带传动 1． 同轴转动 (1)角速度(周期)的关系：ωA＝ωB，TA＝TB. (2)线速度的关系：. ＝ 2．皮带(齿轮)传动 (1)线速度的关系：vA＝vB (2)角速度(周期)的关系：. ＝、＝ 三、向心力 1．定义：物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫做向心力． 2．大小：F＝mω2r＝m. 3．方向：总是沿半径指向圆心，方向时刻改变． 4．效果力 向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力． 二：向心力的来源 物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供． 几种常见的实例如下： 实例 向心力 示意图 用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 绳子的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝F＋G 用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 线的拉力提供向心力，F向＝FT 物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff 小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向＝F合 四：向心加速度的方向及意义 1．物理意义 描述线速度改变的快慢，只表示线速度的方向变化的快慢，不表示其大小变化的快慢． 2．方向 总是沿着圆周运动的半径指向圆心，即方向始终与运动方向垂直，方向时刻改变． 3．圆周运动的性质 不论向心加速度an的大小是否变化，an的方向是时刻改变的，所以圆周运动的向心加速度时刻发生改变，圆周运动一定是非匀变速曲线运动．“匀速圆周运动中”的“匀速”应理解为“匀速率”． 4．变速圆周运动的向心加速度 做变速圆周运动的物体，加速度一般情况下不指向圆心，该加速度有两个分量：一是向心加速度，二是切向加速度．向心加速度表示速度方向变化的快慢，切向加速度表示速度大小变化的快慢．所以变速圆周运动中，向心加速度的方向也总是指向圆心． 二：向心加速度的公式和应用 1．公式 an＝r＝4π2n2r＝4π2f2r＝ωv. ＝ω2r＝ 2．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5­5­2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． 图5­5­2 五：生活在的圆周运动 一：火车转弯问题 1．轨道分析 火车在转弯过程中，运动轨迹是一圆弧，由于火车转弯过程中重心高度不变，故火车轨迹所在的平面是水平面，而不是斜面．火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心． 图5­7­3 2．向心力分析 如图5­7­3所示，火车速度合适时，火车受重力和支持力作用，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F＝mgtan θ. 3．规定速度分析 若火车转弯时只受重力和支持力作用，不受轨道压力，则mgtan θ＝m(R为弯道半径，θ为轨道所在平面与水平面的夹角，v0为转弯处的规定速度)． ，可得v0＝ 4．轨道压力分析 (1)当火车行驶速度v等于