§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 (三)、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 (四)三种常见的传动装置及其特点
1 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______。
2 §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
3 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32 N,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( )
Fn FGG A.aA=aB=aC C.aC B.aC>aA>aB D.aC=aB>aA G2.一质量为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 D.木块的加速度大小不变 C.木块所受合外力的大小一定,方向改变 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0.5 m的绳子,当它受到5.8 N的拉力时恰好被拉断.现在绳的一端拴一个质量为0.4 kg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( ) 4
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