匀速圆周运动知识点复习VIP专享VIP免费

匀速圆周运动知识点复习（一）匀速圆周运动定义：任意相等时间内通过的弧长都相等的圆周运动—理想化模型。（二）特征物理量：为了描述匀速圆周运动的快慢引入的物理量1.线速度（矢量）：（1）tsv/（比值法定义）单位—m/s（2）方向：圆周轨迹的切线方向2.角速度（矢量）：（1）t/（比值法定义）单位—rad/s（2）方向：右手螺旋定则3.周期T(s)转速n(r/s或r/min)：当单位时间取秒时，转速n与频率f在数值上相等关系：T=1/n4．关系：RvnTt22RRnTRtsv22判断：根据Rv，v与R成正比（F）（三）匀速圆周运动的条件引入：物体做曲线运动的条件：切向力改变速度大小，法向力改变速度方向。1．条件：（1）初速度0v；（2）RnmRTmvmRvmmRFFvF22222244,向合合2.说明：（1）向心力：效果力——只改变速度方向，不改变速度大小，由实际受的性质力提供。变力——方向始终指向圆心（2）向心力产生的加速度叫做向心加速度，方向指向圆心；向心加速度描述速度方向变化的快慢RnRTvRvRaava22222244,向合合（3）DIS实验探究向心力与哪些因素有关，什么关系。【实验前】猜测向心力与哪些因素有关？质量m、轨道半径r、角速度即),,(rmFF——控制变量法【实验仪器】小球三个（质量不等，作为研究对象），DIS向心力实验器（力传感器——测向心力、光电门传感器——测角速度）【实验过程】1.控制小球质量m、圆周运动的半径r不变，研究向心力F与转动角速度之间点的关系；作出F-抛物线后再作2F直线，结论2F2.控制小球质量m、转动角速度不变，研究向心力F与转动半径r的关系；结论rF；3.控制轨道半径r、转动角速度不变，研究向心力F与小球质量m的关系：结论mF；4.得到结论：2mrF例：图（a）是“DIS向心力实验器”，当质量为m的物体随旋转臂一起做半径为r的圆周运动时，受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋转臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据，并直接在坐标系中描出相应的点。得到多组F、ω的数据后，连成平滑的曲线，经验证为一个抛物线，改变实验条件重复三次实验（三次实验的条件见右表），得到的抛物线分别如图（b）中的①、②、③所示。（1）实验中，若挡光片的挡光宽度为Δs，某次挡光片经过光电门时的遮光时间为Δt，则计算机计算角速度ω的计算式为_________________。（2）分析比较表格和图像可得到的结论为：_______________________________________________________________________。（四）匀速圆周运动的性质：变速、变加速曲线运动（五）匀速圆周运动问题的解题步骤1.选取研究对象，确定轨道平面和圆心位置2.受力分析，正交分解列方程3.求解。（六）典型问题：1.皮带传动与地球2.自行车问题3.周期运动4.气体分子速率的测定5.向心力实验6.车辆转弯和火车转弯问题例1：例2：火车转弯问题（1）如图所示是轨道与火车的示意图：工字型铁轨固定在水泥基础上，火车的两轮都有轮缘，突出的轮缘一般起定位作用；（2）若是平直轨道转弯，只能依靠外轨道对火车外轮缘的侧压力提供向心力，该侧压力的反作用力作用在铁轨上，长此以往会对铁轨造成极大的破坏作用，甚至会引起轨道变形，导致翻车事故；（3）实际铁轨采用什么方法减小火车在转弯处对轨道的破坏作用呢？分析：如图所示，实际铁轨在转弯处造得外轨高于内轨，即将外轨垫高，则轨道平面与水平面有一倾角，火车转弯时，铁轨对火车的支持力N的方向不再是竖直的，而是斜向轨道内侧，与重力的合力指向圆心，提供火车转往的向心力，满足（a）牵引杆挡光杆旋转臂物体ω/rad·s-10○1○3○2（b）F/NRmvmg20tan，（R是转弯处轨道半径）所以tan0gRv（4）讨论：当0vv时，tanmg恰好提供所需向心力，轮缘对内外轨道均无压力；当0vv时，tanmg不足以提供所需向心力，需要外轨道对外轮轮缘施加一个侧压力，补充不足的向心力，此时火车轮缘对外轨道由侧压力；当0vv时，tanmg大于所需向心力，需要内轨道对内轮轮缘施加一个侧压力，此时火车轮缘对内轨道由侧压力；由以上分析可知，为何在火车转弯处设有限速标志。练习：火车转弯，为保证行车安全，外轨内轨，若轨道平面倾角为，弯道半径为R，火车安全行...