高一物理圆周运动知识点及习题.docx
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高一物理圆周运动知识点及习题
§5、3圆周运动
(一)描述圆周运动的物理量
(1)线速度:
质点沿圆周运动通过的与的比值叫线速度。
(分析:
物体在做匀速圆周运动时,运动的时间t增大几倍,通过的弧长也增大几倍,所以对于某一匀速圆周运动而言,s与t的比值越大,物体运动得越快。
)
1)线速度的物理意义:
描述质点沿圆周运动快慢的物理量。
2)线速度是,它既有,也有。
3)线速度的大小
4)线速度的方向
在圆周各点的方向上
5)讨论:
匀速圆周运动的线速度是不变的吗?
(2)角速度
1)角速度是表示质点转过圆心角快慢的物理量
2)角速度等于和的比值。
即
=
3)角速度的单位是
说明:
对某一确定的匀速圆周运动而言,角速度
是恒定的
强调:
①角的表示要用弧度制
②角速度单位的写法rad/s
(3)周期、频率和转速
1)圆周运动的物理转动一周所用的时间叫周期(T),
2)圆周运动的物体在1s内沿圆周绕圆心转过的距离叫频率(f);
3)做圆周运动的物体在单位时间内转过的圈数叫转速(n)
(二)、匀速圆周运动
(1)定义:
质点沿圆周运动,如果在相等的时间里通过的相同——这种运动就叫匀速圆周运动。
(2)匀速圆周运动是一种运动,因为线速度的方向在
(3)、匀速圆周运动物理量之间的关系
(1)线速度与周期的关系:
由于做匀速圆周运动的物体,在一个周期内通过的弧长为2πr,所以v=
(2)角速度与周期的关系:
由于做匀速圆周运动的物体,在一个周期内半径转过的角度为2π,则有角速度ω=
(3)公式总结:
v=ωr=
1)当v一定时,
与r成比
2)当
一定时及v与r成比
3)当r一定时,v与
成比
(4)三种常见的传动装置及其特点
1、皮带传动和齿轮传动
主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中,皮带(链条)上各点以及两轮边缘上各点的大小相等。
2、共轴传动
同一轮上各点的相同
随堂练习:
1.关于角速度和线速度,下列说法正确的是()
A.半径一定,角速度与线速度成反比
B.半径一定,角速度与线速度成正比
C.线速度一定,角速度与半径成正比
D.角速度一定,线速度与半径成反比
2.下列关于两个做圆周运动的物体的有关说法正确的是()
A.它们线速度相等,角速度一定相等
B.它们角速度相等,线速度一定也相等
C.它们周期相等,角速度一定也相等
D.它们周期相等,线速度一定也相等
4、如图5所示,A、B两轮半径之比为1:
3,两轮边缘挤压在一起,在两轮转动中,接触点不存在打滑的现象,则两轮边缘的线速度大小之比等于______。
两轮的转速之比等于______,A轮半径中点与B轮边缘的角速度大小之比等于______。
§5-5、6向心加速度向心力
一、匀速圆周运动
1、做匀速圆周运动的物体,其加速度的方向总是________叫做_________
向心加速度的大小:
an=_______=________
2、匀速圆周运动的物体的向心加速度大小________,方向总是指向________,是时刻改变的,所以匀速圆周运动是一种___加速运动
3、向心加速度的作用
(1)意义:
描述圆周运动线速度方向改变的快慢
(2)作用:
向心加速度方向总是与速度方向垂直,方向时刻改变,不论加速度a的大小是否变化,a的方向是时刻改变的,所以圆周运动一定是变加速运动。
(3)表达式a=_________=__________=__________=________=______
4、向心力的定义:
做匀速圆周运动的物体受到的合外力总是指向______的,这个力叫向心力
作用效果:
产生_________,不断改变物体的线速度________,维持物体做圆周运动。
方向:
总是沿半径指向_________
大小:
Fn=ma=________=__________=_________
二、变速圆周运动
(1)概念:
线速度大小______的圆周运动叫变速曲线运动;
(2)受力特点:
物体所受合力F_不指向圆心,将F分解为沿圆弧切向的分力Ft和指向圆心的分力Fn;
【例1】、关于向心力,一下说法正确的是()
A.向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力;
B.向心力就是匀速圆周运动的物体所受的合外力;
C.向心力是匀速圆周运动物体线速度变化的原因;
D.只要物体受到向心力的作用,物体就做匀速圆周运动
【实例分析】
(1)下图光滑水平面绕圆心做匀速圆周运动的小球由_________提供向心力
(2)木块随圆盘一起做匀速圆周运动,则向心力由________提供,而且总是指向圆心;
(3)汽车在十字路口拐弯时所需要的向心力就是由路面提供的____________提供
小结1:
做匀速圆周运动的物体其向心力由提供。
【练习1】
一个做匀速圆周运动的物体,如果半径不变,角速度变为原来的3倍,所需的向心力比原来大32N,则物体原来做匀速圆周运动的向心力大小为N
【练习2】
如图所示,一圆盘可以绕一个通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一木块,当圆盘匀速转动时,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、因为木块与圆盘一起做匀速转动,所以它们之间没有摩擦力
D、因为摩擦力总是阻碍物体运动的,所以木块受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块运动方向相反
【例3】:
1、汽车过拱桥(凸形桥),则向心力由______和______提供。
公式表示为F=_____________
2、汽车过凹形桥时,向心力公式表示为F=_______________
(4)向心力由分力提供:
物体在竖直面内的光滑轨道内做圆周运动,经过某点时,向心力由支持力和重力在半径方向的分力提供即:
F=______________________
小结2:
做非匀速圆周运动的物体其向心力由提供
1.如图3所示的两轮以皮带传动,没有打滑,A、B、C三点的位置关系如图,若r1>r2,O1C=r2,
则三点的向心加速度的关系为()
A.aA=aB=aCB.aC>aA>aB
C.aC
2.一质量为m的木块,由碗边滑向碗底,碗内表面是半径为r的球面,由于摩擦力的作用,木块运动的速率不变,则()
A.木块的加速度为零B.木块所受合外力为零
C.木块所受合外力的大小一定,方向改变D.木块的加速度大小不变
3、如图所示,半径为r的圆形转筒绕其竖直中心轴OO/转动,质量为m的小物块a在圆筒的内壁上相对圆筒静止,它与圆筒间静摩擦力为Ff,支持力为FN,则下列关系正确的是()
A.FN=mω2r;B、Ff=mω2r;C、FN=mg;D.Ff=mg
4、一根长0.5m的绳子,当它受到5.8N的拉力时恰好被拉断.现在绳的一端拴一个质量为0.4kg的小球,使小球在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动,当小球通过最低点时绳子恰好被拉断,则绳即将断开时小球受到的向心力大小是()
A.9.8N;B.5.8N;C.5.4N;D.l.8N
5、如图所示,汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时,关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况,以下说法正确的是( )
A、在竖直方向汽车受到三个力:
重力和桥面的支持力和向心力
B、在竖直方向汽车只受两个力,重力和桥面的支持力
C、汽车对桥面的压力小于汽车的重力
D、汽车对桥面的压力大于汽车的重力
6、如图所示,绳子拉着小球在光滑平面上做匀速圆周运动,则:
()
A、角速度一定时,绳子越短越容易断;B、角速度一定时,绳子越长越容易断;
C、线速度一定时,绳子越长越容易断;D、以上判断均不正确。
7、一细绳拴一质量
g的小球,在竖直平面内做半径
的圆周运动,取
,求:
(1)小球以
m/s的速度通过圆周最低点时,绳对小球的拉力多大?
(2)小球以
m/s的速度通过圆周最低点时,绳对小球的拉力多大?
§5、7生活中的圆周运动
一、火车弯道转弯问题
1、火车转弯时,内外轨一样高:
向心力来源,缺点:
2、转弯时,外轨略高于内轨:
向心力来源
3、火车拐弯时速度与向心力的讨论转弯速度V,弯道规定速度V0
①当V=V0时,F合F向,轮缘与内外轨压力
②当V>V0时,F合F向,挤压,提供侧压力,和共同提供向心力
③当V 例1.汽车在倾斜的弯道上拐弯,弯道的倾角为θ,半径为r,则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是() A. B. C. D. 二、竖直平面内圆周运动的特点 (1)无支撑型 ①速度条件受力情况运动情况 ②速度条件受力情况运动情况 ③速度条件受力情况运动情况 例2.一根长 的细绳,一端拴一质量 的小球,使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动,求: (1)小球通过最高点时的最小速度? (2)若小球以速度 通过圆周最高点时,绳对小球的拉力多大? 若此时绳突然断了,小球将如何运动. (2)有支撑型 ①杆上力为零速度条件 ②杆上力为拉力速度条件 ③杆上力为支持力速度条件 例3.如图,细杆的一端与一小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动现给小球一初速度,使它做圆周运动,图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是() A.a处为拉力,b处为拉力 B.a处为拉力,b处为推力 C.a处为推力,b处为拉力 D.a处为推力,b处为推力 例4.如图所示,光滑圆环半径为R,球的质量为m,球在该圆环内自由转动,已知在最高点处,球对圆环的弹力大小为F= mg,求这时小球的瞬时速度大小。 三、离心运动 (1)对离心运动的理解 ①离心运动: 在向心力或合力向心力的物体将飞出或者做离圆心的曲线运动,这种运动叫离心运动。 ②物体做离心运动的条件: 向心力或合力向心力 ③离心运动的应用: 、、 ④防止离心运动造成的伤害: 、 (2)航天器中的离心现象 1、任何关闭了发动机有不受的飞行器的内部,都是一个的环境。 2、航天器失重的原因不是因为摆脱了地球引力,也不是因为离地球太远,而是因为重力完全充当了 例5.洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上,则此时 ①衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力②衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力③筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大④筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大以上说法正确的是() A.①②B.①③C.②④D.③④ 【课后巩固案】 1.关于列车转弯处内外铁轨间的高度关系,下列说法中正确的是() A.内外轨一样高,以防列车倾倒造成翻车事故 B.因为列车转弯处有向内倾倒的可能,故一般使内轨高于外轨,以防列车倾倒 C.外轨比内轨略高,这样可以使列车顺利转弯,减少车轮与铁轨的挤压 D.以上说法都不对 2.一个做匀速圆周运动的物体,当合力F A.将沿切线方向做匀速直线飞出B.将做靠近圆心的曲线运动 C.将做远离圆心的曲线运动D.将做平抛运动 3.宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中会处于完全失重中,下列说法中正确的是() A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡 C.宇航员受的重力正好充当向心力D.宇航员不受任何作用力 4.关于离心运动,下列说法中正确的() A.物体突然受到向心力的作用,将做离心运动。 B.做匀速圆周运动的物体,在外界提供的向心力突然变大时将做离心运动。 C.做匀速圆周运动的物体,只要向心力的数值发生变化,就将做离心运动。 D.做匀速圆周运动的物体,当外界提供的向心力突然消失或变小时将做离心运动。 5.火车以某一速度v通过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,下面分析正确的是() A.轨道半径R= B.若火车速度大于v时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向外 C.若火车速度小于v时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向内 D.当火车质量改变时,安全速率也将改变 6.下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动() ①汽车转弯时要限制速度②转速很高的砂轮半径不能做得太大。 ③在修筑铁路时,转弯处轨道的内轨要低于外轨④洗衣机脱水工作。 A.①②③ B.②③④C.①②④ D.①③④ 7.一根长0.5m的绳子,当它受到5.8N的拉力时恰好被拉断.现在绳的一端拴一个质量为0.4kg的小球,使小球在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动,当小球通过最低点时绳子恰好被拉断,则绳即将断开时小球受到的向心力大小是() A.9.8N;B.5.8N;C.5.4N;D.l.8N 【拓展深化】 8.如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则 () A.球A的线速度一定大于球B的线速度 B.球A的角速度一定小于球B的角速度 C.球A的运动周期一定小于球B的运动周期 D.球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力 ★9.如图所示,圆弧型拱桥AB的圆弧半径为40m,桥高10m,一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2,汽车的速率多大? 若汽车通过桥中央时对桥恰无压力,汽车的落地点离AB中点P多远?
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- 物理 圆周运动 知识点 习题