高中物理精品-匀速圆周运动合编.ppt

匀速圆周运动 要点·疑点·考点 课 前 热 身 能力·思维·方法 延伸·拓展 要点·疑点·考点 一、描述圆周运动的物理量 1.线速度. (1)物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢 (2)方向：质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向 (3)大小：v=s/t(s是t时间内通过的弧长) 要点·疑点·考点 2.角速度 (1)物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢 (2)大小：?=?/trad/s,是连接质点和圆心的半径在t时间内转过的角度 3.周期T，频率f 做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期 做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫做频率 要点·疑点·考点 4.v、?、T、f关系： T=1/f，?=2?/T=2?f，v=2?r/T=2?fr=?r. 注意：T、f、?三个量任一个确定，其余两个也就确定了 5.向心加速度 (1)物理意义：描述线速度方向改变的快慢 (2)大小：a=v2/r= ?2r=4?2f2r=4?2r/T2. (3)方向：总是指向圆心，所以不论a的大小是否变化，它都是个变化的量 要点·疑点·考点 6.向心力 (1)作用效果：产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变速度的大小因此，向心力不做功 (2)大小：F=ma=mv2/r=m?2r=m4?2r/T2. (3)方向：总是沿半径指向圆心，向心力是个变力 要点·疑点·考点 二、匀速圆周运动 1.特点：匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，因此它的角速度、周期和频率都是恒定不变的物体受的合外力全部提供向心力 2.质点做匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直 课 前 热 身 1.做匀速圆周运动的物体，下列哪个物理量是不变的(C) A.运动速度 B.运动的加速度 C.运动的角速度 D.相同时间内的位移 课 前 热 身 2.匀速圆周运动特点是(D) A.速度不变，加速度不变 B.速度不变，加速度变化 C.速度变化，加速度不变 D.速度和加速度的大小不变，方向时刻在变 课 前 热 身 3.下列关于甲、乙两个做匀速圆周运动的物体的有关说法正确的是(C) A.它们的线速度相等，角速度一定相等 B.它们的角速度相等，线速度一定相等 C.它们的周期相等，角速度一定相等 D.它们的周期相等，线速度一定相等 课 前 热 身 4.关于向心力的说法正确的是(C) A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B.做圆周运动的物体除受其他力外，还要受一个向心力作用 C.向心力不改变圆周运动物体速度的大小 D.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 能力·思维·方法 【例1】汽车以一定的速度在宽阔的马路上匀速行驶，司机突然发现正前方有一墙，把马路全部堵死，为了避免与墙相碰，司机是急刹车好，还是马上转弯好?试定量分析说明道理。 能力·思维·方法 【解析】如果急刹车，则汽车做加速度a=?g的匀减速运动，设初速度为v0,则位移s=v20/(2?g)式中，表示汽车与水平面之间的动摩擦因数，g为重力加速度. 如果是以v0的速率做匀速圆周运动转弯，则摩擦力来提供物体做圆周运动所需的向心力，则有： ?mg=mv２0/R，R=v20/?g，由于R＞s，故司机应紧急刹车好. 能力·思维·方法 【例2】如图4-3-1所示，小球用轻绳通过桌面上一光滑小孔与物体B和C相连，小球能在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，若剪断B、C之间的细绳，当A球重新达到稳定状态后，则A球的( ) A.运动半径变大 B.速率变大 C.角速度变大 D.周期变大 图4-3-1 能力·思维·方法 【解析】剪断绳子前，A球做匀速圆周运动的向心力由B、C的重力提供， (mB+mC)g=mAv2/r. 当剪断细绳的瞬间，v不变，所需的向心力不变，但绳的拉力F=mAg＜mv2/r，则A球将做离心运动，半径增大，物体B将上升，其势能增大，而A球的动能减小，速率也减小.当mBg=mAv′2/r′时，重新做匀速圆周运动这时的角速度?=v′/r′＜v/r，即减小，因而T=２?/?，T增大.故此题的答案为A、D 能力·思维·方法 【解题回顾】大家容易人注意用圆周运动知道论问题，不易想起用机械来讨论A动能变化，望大家以后要扩展思维. 能力·思维·方法 【例3】如图4-3-2所示，在圆柱形房屋天花板中心O点悬挂一根长为L的细绳，绳的下端挂一个质量为m的小球，已知绳能承受的最大拉力为2mg，小球在水平面内做圆周运动，当速度逐渐增大到绳断裂后，小球恰好以速度v2= 落到墙角边，求(1)绳断裂瞬间小球的速度v1；(2)圆柱形房屋的高度H和半径R. 图4-3-2 能力·思维·方法 【解析】绳断裂前小球做圆锥摆运动，绳断裂后小球沿切线方向做平抛运动，直到落地