专题06 圆周运动（知识梳理+考点精讲精练+实战训练）-【学考复习】2024年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试（新教材专用）

专题06 圆周运动 目录 知识梳理 1 考点精讲精练 9 考点一：圆周运动 9 考点二：向心力 14 考点三：向心加速度 18 考点四：圆周运动的应用 22 运动的描述实战训练 27 知识点一 圆周运动 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 (1)物理意义：描述圆周运动物体的运动快慢． (2)定义公式：v＝. (3)方向：线速度是矢量，其方向为物体做圆周运动时该点的切线方向． 3．角速度 (1)物理意义：描述物体绕圆心转动的快慢． (2)定义公式：ω＝. (3)单位：弧度/秒，符号是rad/s. （4）对角速度的理解 (1)角速度描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢，角速度越大，物体转动得越快． (2)角速度的大小：ω＝，Δθ代表在时间Δt内物体与圆心的连线转过的角度． (3)在匀速圆周运动中，角速度大小不变． 4．转速和周期 (1)转速：物体单位时间内转过的圈数． (2)周期：物体转过一周所用的时间． （3）对周期和频率(转速)的理解 ①周期描述了匀速圆周运动的一个重要特点——时间周期性．其具体含义是：描述匀速圆周运动的一些变化的物理量，每经过一个周期时，大小和方向与初始时刻完全相同，如线速度等． ③当单位时间取1 s时，f＝n.频率和转速对匀速圆周运动来说在数值上是相等的，但频率具有更广泛的意义，两者的单位也不相同． ④周期、频率和转速间的关系：T＝＝. 2、 描述圆周运动的物理量及其关系 1．描述圆周运动的各物理量之间的关系 2．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. 3.几种常见的传动装置对比 同轴传动 皮带传动 齿轮传动 装置 A、B两点在同轴的一个圆盘上 两个轮子用皮带连接，A、B两点分别是两个轮子边缘的点 两个齿轮轮齿啮合，A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点(两齿轮的齿数分别为n1、n2) 特点 角速度、周期相同 线速度大小相同 线速度大小相同 转动方向 相同 相同 相反 规律 线速度与半径成正比：＝ 角速度与半径成反比： ＝ 周期与半径成正比：＝ 角速度与半径成反比： ＝＝ 周期与半径成正比：＝ 三、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． 知识点二 向心力 一、向心力 1．定义 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力． 2．公式：Fn＝或者Fn＝mω2r. 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.对向心力的理解 (1)向心力：使物体做圆周运动的指向圆心的合力． (2)向心力的方向：无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力． (3)向心力的作用效果——改变线速度的方向．由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小． (4)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． 5.向心力与合外力的关系 (1)向心力是按力的作用效果来命名的，它不是某种确定性质的力，可以由某个力来提供，也可以由某个力的分力或几个力的合力来提供． (2)对于匀速圆周运动，合外力提供物体做圆周运动的向心力；对于非匀速圆周运动，其合外力不指向圆心，它既要改变线速度大小，又要改变线速度方向，向心力是合外力的一个分力． 2、 实验：探究向心力大小的表达式 1．实验装置：向心力演示仪(介绍向心力演示仪的构造和使用方法) 2．实验方法：控制变量法 3．实验过程 (1)保持两个小球质量m和角速度ω相同，使两球运动半径r不同进行实验，比较向心力Fn与运动半径r之间的关系． (2)保持两个小球质量m和运动半径r相同，使两球的角速度ω不同进行实验，比较向心力Fn与角速度ω之间的关系． (3)保持运动半径r和角速度ω相同，用质量m不同的钢球和铝球进行实验，比较向心力Fn与质量m的关系． 4．实验结论 两球相同的物理量 不同的物理量 实验结论 1 m、ω r r越大，Fn越大，Fn∝r 2 m、r ω ω越大，Fn越大，Fn∝ω2 3 r、ω m m越大，Fn越