内容正文:
第六章 圆周运动
一、思维导图
二、考点通关
考点1描述匀速圆周运动的特有物理量
物理量
定义
单位(符号)
各物理量的联系
周期
做匀速圆周运动的物体,运动一周所用的时间叫作周期,T=
国际单位:秒(s)
基本关系式:n=,v=ωr
导出关系式:ω==2πn,v=ωr==2πnr
转速
物体转动的圈数与所用时间之比叫作转速,n=
转每秒(r/s)、转每分(r/min)
频率和转速的比较
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
①周期T和转速n一般只能描述匀速圆周运动,对变速圆周运动一般不适用。②线速度v和角速度ω及其关系式v=ωr不只适用于匀速圆周运动,也适用于变速圆周运动。对于变速圆周运动,线速度v和角速度ω一般指瞬时值。
【典例1】(22-23高一下·河南郑州·期中)关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.匀速圆周运动是速度不变的运动
B.匀速圆周运动的加速度不变化
C.任意相等时间内通过的位移相等
D.合力的方向指向圆心,大小不变化
【答案】D
【详解】A.匀速圆周运动速度方向时刻在变化,是变速运动,故A错误;
B.匀速圆周运动的加速度方向时刻在变化,即加速度时刻在变化,故B错误;
C.任意相等时间内通过的路程相等,但位移方向不同,所以位移不相等,故C错误;
D.匀速圆周运动合力充当向心力,大小不变,方向始终指向圆心,故D正确。
故选D。
规律点拨
v=ωr适用于一切圆周运动,ω=、v=一般只适用于匀速圆周运动。
【变式训练1】(22-23高一下·广西百色·期中)诗词“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”,指的是在地球赤道上的人随地球一昼夜运行路程大约为8万里,假设地球为半径的球体,广西百色市位于北纬24°,则百色市市民随地球自转的速度大约为(sin24°=0.4,cos24°=0.9)( )
A. B. C. D.419m/s
【答案】D
【详解】百色市市民随地球自转的线速度
代入数据解得
故选D。
考点2同轴转动和皮带传动问题
同轴转动
皮带传动
齿轮传动
摩擦传动
装置
A、B两点在同轴的两个圆盘边缘上
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
两轮靠摩擦传动,A、B点分别是两轮边缘上的点,传动时两轮没有相对滑动
特点
角速度、周期相同
线速度大小相同
线速度大小相同
线速度大小相同
转动方向
相同
相同
相反
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:=
角速度与半径成反比:=。周期与半径成正比:=
【典例2】(22-23高二下·浙江温州·期中)如图是一种新概念自行车,它没有链条,共有三个转轮,A、B、C转轮半径依次减小。轮C与轮A啮合在一起,骑行者踩踏板使轮C转动,轮C驱动轮A转动,从而使得整个自行车沿路面前行。对于这种自行车转轮A、B、C,下面说法正确的是( )
A.线速度关系是 B.线速度关系是
C.角速度关系是 D.角速度关系是
【答案】C
【详解】AB.自行车运动过程中,前后轮A、B的线速度相等,由于A、C啮合在一起,A、C线速度也相等,所以转轮A、B、C线速度vA、vB、vC之间的关系是
故AB错误;
CD.由公式可知,在线速度相等的情况下,半径越小角速度越大,则有转轮A、B、C线速度ωA、ωB、ωC之间的关系是
A<B<C
故C正确,D错误。
故选C。
【变式训练2】(23-24高二上·浙江·期中)如图甲为某牌子的变速自行车,并将该自行车简化为如图乙所示,人通过脚踏板带动链轮转动,再通过链条使飞轮与后轮转动,改变链条与不同齿数的飞轮咬合可以改变运行速度。若已知人骑车使脚踏板以恒定的角速度转动,此时链轮齿数为48个,飞轮齿数为12个,后轮直径,则下列说法正确的是( )
A.链轮与飞轮边缘上的点的线速度大小之比为
B.链轮与飞轮边缘上的点的角速度大小之比为
C.人骑自行车行进的速度大小为8m/s
D.若换成齿数更少的飞轮行进速度会变大
【答案】D
【详解】A.链轮与飞轮边缘上的点是同缘传动,则线速度大小相等,选项A错误;
B.因齿数比等于半径比,则根据
则链轮与飞轮边缘上的点的角速度大小之比
选项B错误;
C.人骑自行车行进的速度大小为
选项C错误;
D.若换成齿数更少的飞轮,则飞轮的角速度变大,后轮的角速度和线速度均变大,则行进速度会变大,选项D正确。
故选D。
规律点拨 求解合运动或分运动的步骤
分析传动问题的关键
分析传动问题时,关键是要明确什么量相等,什么量