物理广角2 匀速圆周运动.pptVIP

物理（电工电子类）(修订版) 第一章 运动和力 中等职业教育课程改革国家规划教材 配套电子教案 高等教育电子音像出版社 高等教育出版社 物理广角2 匀速圆周运动 常见的圆周运动 月球绕着地球的运动、宇宙中行星的运动，都可以近似地看作圆周运动。 一、匀速圆周运动 匀速圆周运动 做圆周运动的物体，如果在任意相等的时间内，通过圆弧的长度都相等，那么这种运动就叫做匀速圆周运动。 所有做圆周运动的物体，运动快慢一样吗？ ？ O 二、描述匀速圆周运动快慢的物理量 1．周期（T） 物体沿圆周运动一周所用的时间。 T 越大，物体运动越慢，T 越小，物体运动越快。 周期的单位：s（秒） 2．频率 ( f ) 物体在一秒内沿圆周运动的周数称为频率。 频率的单位：Hz（赫）。 f 越大，物体运动越快， f 越小物体运动越慢。 周期和频率的关系 3．线速度 （v） 做匀速圆周运动的物体通过的弧长s跟通过这段弧长所用的时间t的比值，叫做匀速圆周运动的线速度。 线速度的大小： 线速度的单位：m/s。 线速度的方向：做匀速圆周运动的物体在圆周上某点的线速度方向在该点的切线方向上，指向前进的一侧。 vA vB B O R A s 角速度的单位：rad/s（弧度每秒）。 4．角速度（?） 在匀速圆周运动中，连接物体和圆心的半径转过的角度?与所用时间t之比，叫做匀速圆周运动的角速度。 匀速圆周运动的角速度是一个常量。 角速度的大小： B O R A s ? 线速度和角速度的关系： 根据匀速圆周运动的定义，质点做匀速圆周运动的线速度大小不变，而方向时刻在改变，因此匀速圆周运动是变速运动。 说明 vA vB B O R A s ? v 的大小不变，方向时刻改变。 习题 人造地球卫星绕地球的运动可近似地看作匀速圆周运动。若卫星离地面高度为9×105 m，绕地球一周的时间是100 min，求卫星运动的角速度和线速度的大小。（设地球半径6.4×106 m） 解：人造地球卫星做匀速圆周运动的半径为 周期 角速度 线速度的大小 三、向心力 做匀速圆周运动的物体必定也受到与速度方向不在同一直线上的合力的作用。这个合力是怎样的呢？ ？ 做匀速圆周运动物体的受力分析 小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动的受力分析 　　重力G 和支持力FN 的合力为零。绳子拉力F 的方向沿着半径指向圆心。 　　拉力F 也可以看成是小球所受三个力的合力。 结论 物体做匀速圆周运动时，它所受力的合力或分力总是沿着半径指向圆心。 做圆锥摆运动小球的受力分析 绳子的拉力F在竖直方向的分力和重力G彼此平衡。拉力在水平方向的分力沿半径方向指向圆心。 G F F2 F1 O 1．向心力 做匀速圆周运动的物体受到的沿着半径指向圆心的力叫做向心力。 说明 （1） 向心力是物体所受的某个力或是几个力的合力，也可能是某个力的分力。它是根据力的作用效果和特点（方向始终指向圆心）命名的，不是新的类型的力。 （2） 在分析物体受力时，不能给做圆周运动的物体加画一个向心力。 （3）向心力的作用是改变速度的方向。 2．向心力的方向 向心力的方向沿半径指向圆心。 向心力的大小与哪些因素有关呢？具体的关系又是什么呢？ ？ 演示实验 向心力演示器 （1）当v、R 不变时，观察 F 和 m 的大小关系 （2）当R、m不变时，观察F 和?的大小关系 结果： F 和 ?的二次方成正比。 结果： F 和 m 成正比。 （3）当 m 和?不变时，观察 F 和 R 的大小关系 结果：F 和R 成正比。 精确的实验和理论研究都证明，向心力F 跟物体的质量m 和角速度?的二次方成正比，跟轨道半径R成正比。 3．向心力的大小 F O v 对同一个物体，当角速度不变时，向心力与半径成正比；当线速度不变时，向心力与半径成反比。 说明 把 代入上式，得 四、向心加速度 1．向心加速度 由向心力产生的加速度叫向心加速度。 2．向心加速度的方向 沿着圆半径指向圆心。 3．向心加速度的公式 可推出 或 或 根据牛顿第二定律 和向心力公式 说明 向心加速度和直线运动中的加速度本质是一样的，只不过在匀变速直线运动中，加速度表示的是速度大小的变化率，而在匀