高中物理知识点总结匀速圆周运动向心力向心加速度文档格式.docx
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。
4)线速度的方向
在圆周各点的切线方向上。
结论:
匀速圆周运动是一种非匀速运动,因为线速度的方向在时刻改变。
(3)角速度ω的定义:
做圆周运动的物体与圆心的连线(即半径)转过的圆心角角度跟所用时间的比值。
(4)讨论:
1)角速度是表示角度改变快慢的物理量
2)角速度计算公式为:
ω=φ/t
3)角速度的单位是rad/s
4)对某一确定的匀速圆周运动而言,角速度
是恒定的
(5)周期、频率和转速
1)周期T:
沿圆周运动一周所用的时间。
2)频率f:
单位时间内运动重复的次数。
3)转速:
单位时间内转动的圈数。
(6)几个物理量间的关系
1)当v一定时,
与r成反比
2)当
一定时,v与r成正比
3)当r一定时,v与
成正比
二、向心力向心加速度
1.向心力概念的建立
引例:
在光滑水平桌面上,做演示实验
一个小球,拴住绳的一端,绳的另一端固定于桌上,原来细绳处于松驰状态,现在用手轻击小球,使小球做匀速圆周运动。
试讨论:
绳绷紧后,小球为何做匀速圆周运动?
小球此时受到哪些力的作用?
合外力是哪个力?
这个力的方向有什么特点?
这个力起什么作用?
做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用,这个力叫向心力。
向心力指向圆心,方向不断变化。
c:
向心力的作用效果?
D?
D只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。
2.向心力的大小探究
(1)向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度
都有关系,且给出公式:
F=mr
2(说明该公式的得到方法?
D控制变量法、定量测数据)
(2)学生据
推导向心力的另一表达式
4.说明的几个问题:
(1)由于a向的方向时刻在变,所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。
(2)做匀速圆周运动的物体,向心力是一个效果力,方向总指向圆心,是一个变力。
(3)做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。
(4)当ω是常量时,向心加速度大小与半径成正比;
当ν为常量时,向心加速度大小与半径成反比。
【典型例题】
例1.如下图,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A物体的受力情况是()
A.受重力、支持力
B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C.受重力、支持力、向心力、摩擦力
D.以上均不正确
解析:
物体A在水平台上,其受重力和盘所产生的向上的支持力是一对平衡力,另外还受到一个向心力的作用才能做圆周运动,这个向心力实际上是摩擦力。
所以A错,B正确。
因为这个摩擦力就是向心力而不是两个力,所以C错。
D因为B的正确而错误
例2.如图所示,一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一个木块,当圆盘匀角速转动时,木块随圆盘一起运动,那么()
A.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心
B.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向指向圆盘中心
C.因为木块随圆盘一起运动,所以木块受到圆盘对它的摩擦力,方向与木块的运动方向相同
D.因为摩擦力总是阻碍物体的运动,所以木块所受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反
从静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的趋势来分析:
由于圆盘转动时,以转动的圆盘为参照物,物体的运动趋势是沿半径向外,背离圆心的,所以盘面对木块的静摩擦力方向沿半径指向圆心。
从做匀速圆周运动的物体必须受到一个向心力的角度来分析:
木块随圆盘一起做匀速圆周运动,它必须受到沿半径指向圆心的合力。
由于木块所受的重力和盘面的支持力都在竖直方向上,只有来自盘面的静摩擦力提供指向圆心的向心力,因而盘面对木块的静摩擦力方向必沿半径指向圆心。
所以,正确选项为B。
之间关系的两种不同形式,并应正确理解其含义。
由于A、B轮由不打滑的皮带相连,故vA=vB。
所以ωB=ωC。
所以有ωA:
ωB:
ωC=3:
2:
2,vA:
vB:
vC=3:
3:
4。
故aA:
aB:
aC=9:
6:
8。
点拨:
(1)做圆锥摆运动的物体,所受的合外力提供向心力,因而物体处于非平衡状态。
(2)圆锥摆周期T与摆线长度L的大小没有直接关系,与摆线和竖直方向夹角θ的大小也没有直接关系,而只与摆球做匀速圆周运动的轨道平面离悬点的高度h=Lcosθ有关。
【模拟试题】
1.有一个质量为m的小木块,由碗边滑向碗底,碗内表面是半径为R的圆弧,由于摩擦力的作用,木块运动的速率不变,则()
A.它的加速度为零
B.它所受合力为零
C.它所受的合外力大小一定、方向改变
D.它所受合力大小方向均一定
E.它的加速度恒定
2.如图所示,用细线吊着一个质量为m的小球,使小球在水平面内做圆锥摆运动,关于这个小球的受力情况,下列说法中,正确的是()
A.受重力、拉力、向心力
B.受重力、拉力
C.只受重力
D.以上说法均不正确
3.如图所示的皮带传动装置中,O为轮子A和B的共同转轴,O′为轮子C的转轴,A、B、C分别是三个轮子边缘上的质点,且RA=RC=2RB,则三质点的向心加速度大小之比aA∶aB∶aC等于()
A.4∶2∶1 B.2∶1∶2
C.1∶2∶4 D.4∶1∶4
4.下图为A、B两质点做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图象。
其中A为双曲线的一支,则由图线可知()
A.A物体运动的线速度大小不变
B.A物体运动的角速度大小不变
C.B物体运动的角速度大小不变
D.B物体运动的线速度大小不变
5.如图所示,长为L的细绳一端固定在O点,另一端拴住一个小球,在O点的正下方与O点相距L/2的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子;
把球拉起使细绳在水平方向伸直,由静止开始释放,当细绳碰到钉子的瞬间,下列说法正确的是()
A.小球的线速度没有变化
B.小球的角速度突然增大到原来的2倍
C.小球的向心加速度突然增大到原来的2倍
D.绳子对小球的拉力突然增大到原来的2倍
6.小球A和B用细线连接,可以在光滑的水平杆上无摩擦地滑动,已知它们的质量之比m1∶m2=3∶1,当这一装置绕着竖直轴做匀速转动且A、B两球与水平杆子达到相对静止时(如图所示),A、B两球做匀速圆周运动的()
A.线速度大小相等
B.角速度相等
C.向心力的大小之比为F1∶F2=3∶1
D.半径之比为r1∶r2=1∶3
7.如图所示皮带传动装置,主动轴O1上有两个半径分别为R和r的轮,O2上的轮半径为r'
,已知R=2r,R=r'
,设皮带不打滑,问:
ωA:
ωB=?
ωB:
ωC=?
vA:
vB=?
vC=?
8.一个做匀速圆周运动的物体:
(1)保持其轨道半径不变,当它的转速变为原来的2倍时,它的线速度、向心力分别变为原来的几倍?
(2)如果保持其线速率不变,当角速度变为原来的2倍时,它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍?
9.如图所示,在光滑水平桌面上有一光滑小孔O;
一根轻绳穿过小孔,一端连接质量为m=1kg的小球A,另一端连接质量为M=4kg的重物B。
(1)当小球A沿半径r=0.1m的圆周做匀速圆周运动,其角速度为ω=10rad/s时,物体B对地面的压力为多大?
(2)当A球的角速度为多大时,B物体处于将要离开而尚未离开地面的临界状态?
(g=10m/s2)
10.如图所示,两个悬于同一悬点O,且在同一水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆A和B,它们的质量相等,摆线长之比LA∶LB=3∶2,则两圆锥摆的周期之比TA∶TB为多少?
6、化学变化伴随的现象有改变颜色、发光发热、产生气体、产生沉淀物。
【试题答案】
1.C
2.B
19、阳光、空气、水、土壤、岩石、植物、动物……构成了我们周围的环境。
我们人类也是环境中的一部分,我们都生活在一不定的环境之中。
人与自然和谐相处,共同发展,是我们共同的责任。
3.A
6、二氧化碳气体有什么特点?
4.AC
缺点:
不仅消耗大量电能,留下残余物,如果控制不好,还会产生有毒物质,造成二次污染。
5.ABC
13、1663年,英国科学家罗伯特.胡克用自制的复合显微镜观察一块软木薄片的结构,发现它们看上去像一间间长方形的小房间,就把它命名为细胞。
6.BD
1、月球是地球的卫星,月球围绕着地球运动,运动的方向是逆时针方向。
7.ω:
ωB=1:
1
答:
优点:
占地小,避免了垃圾污染地下水,产生的热量还可以用来发电。
当月球运行到地球和太阳的中间,如果月球挡住了太阳射向地球的光,便发生日食。
第三单元宇宙
8.
(1)2倍;
4倍
4、日常生活中我们应该如何减少垃圾的数量?
(2)1/2倍;
9.
(1)30N
(2)20rad/s
10.1:
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