《2022年高一物理匀速圆周运动知识点及习题》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年高一物理匀速圆周运动知识点及习题(9页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、学习必备欢迎下载高一物理匀速圆周运动知识介绍质点沿圆周运动,如果在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等,匀速圆周运动,这种运动就叫做“匀速圆周运动”,匀速圆周运动是圆周运动中,最常见和最简单的运动 (因为速度是矢量,所以匀速圆周运动实际上是指匀速率圆周运动)。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页学习必备欢迎下载天体的匀速圆周运动定义质点 沿圆周 运动, 如果在任意相等的时间里通过的圆弧 长度都相等,这种运动就叫做“匀速圆周运动”,亦称“匀速率圆周运动”。因为物体作圆周运动时速率 不变, 但速度 方向随时发生变化。所以匀
2、速圆周运动的线速度是无时不刻不在变化的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页学习必备欢迎下载匀速圆周运动运动条件物体作匀速圆周运动时,速度的大小虽然不变,但速度的方向时刻改变,所以匀速圆周运动是 变速运动 。又由于作匀速圆周运动时,它的向心 加速度 的大小不变, 但方向时刻改变,故匀速圆周运动是变加速运动 。“匀速圆周运动”一词中的“匀速”仅是速率 不变的意思。 做匀速圆周运动的物体仍然具有加速度,而且加速度不断改变,因其加速度方向在不断改变, 其运动轨迹 是圆, 所以匀速圆周运动是变加速曲线运动 。匀速圆周运动加速度
3、方向始终指向圆心。 做变速圆周运动的物体总能分解出一个指向圆心的加速度,我们将方向时刻指向圆心的加速度称为向心加速度。公式解析计算公式1、 v(线速度 )=S/t=2 r/T= r=2rf (S 代表弧长, t 代表时间, r 代表半径 ,f 代表频率 ) 2、 (角速度 )=/t=2 /T=2 n ( 表示角度或者弧度)3、 T(周期 )=2r/v=2 /4、 n(转速) =1/T=v/2 r= /25、 Fn(向心力) =mr 2=mv2/r=mr42/T2=mr4 2f2 6、 an(向心加速度 )=r2=v2/r=r4 2/T2=r4 2n2 7、 vmax= gr (过最高点时的条件
4、)8、 fmin ( 过最高点时的对杆的压力)=mg- gr (有杆支撑)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页学习必备欢迎下载9、 fmax ( 过最低点时的对杆的拉力)=mg+ gr (有杆)向心力公式的推导设一质点在A 处的运动速度为Va,在运动很短时间t 后 ,到达 B 点,设此时的速度为Vb 由于受向心力的作用而获得了一个指向圆心相关图片速度 v,在 v 与 Va 的共同作用下而运动到B 点,达到Vb 的速度则矢量 Va+矢量 v=矢量 Vb,矢量 v=矢量 Vb- 矢量 Va 用几何的方法可以得到Va 与 V
5、b 的夹角等于OA 与 OB 的夹角,当 t 非常小时v/v=s/r (说明: 由于质点做匀速圆周运动,所以 Va=Vb=v ,s 表示弧长, r 表示半径)所以 v=sv/r v/t=s/ t * v/r ,其中 v/t 表示向心加速度a,s/t 表示线速度所以 a=v2/r=r 2=r4 2/T2=r4 2n2 F(向心力) =ma=mv2/r=mr2=mr4 2/T2 物理介绍描述匀速圆周运动快慢的物理量:线速度 v 意义:描述质点沿圆弧运动的快慢,线速度越大,质点沿圆弧运动越快。定义:线速度的大小等于质点通过的弧长s 与所用时间t 的比值。单位: m/s 。矢量:方向在圆周各点的切线方
6、向上。就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页学习必备欢迎下载质点做匀速圆周运动时,线速度大小不变,但方向时刻在改变,故其线速度不是恒矢量。边缘相连接的物体,线速度相同。角速度 定义:连接质点和圆心的半径(动半径 )转过的角度跟所用时间的比值,叫做匀速圆周运动的角速度。单位: rad/s( 弧度每秒 )。矢量 (中学阶段不讨论)。质点做匀速圆周运动时,角速度 恒定不变。同一物体上,角速度相同。周期 T 定义:做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期。单位: s(秒)。标量:只有大小。
7、意义:定量描述匀速圆周运动的快慢。周期长说明运动得慢,周期短说明运动得快。质点做匀速圆周运动时,周期恒定不变。频率 f 定义:周期的倒数(每秒内完成周期性运动的次数)叫频率。单位: Hz( 赫)。标量:只有大小。意义:定量描述匀速圆周运动的快慢,频率高说明运动得快,频率低说明运动得慢。质点做匀速圆周运动时,频率恒定不变。转速 n 定义:做匀速圆周运动的质点每秒转过的圈数。单位:在国际单位制中为r/s(转每秒 );常用单位为r/min( 转每分 )。1 r/s=60 r/min 。(注: r=round 英:圈,圈数)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
8、 - - -第 5 页,共 9 页学习必备欢迎下载标量:只有大小。意义:实际中定量描述匀速圆周运动的快慢,转速高说明运动得快,转速低说明运动得慢。质点作匀速圆周运动时,转速恒定不变。几个物理量之间的关系1匀速圆周运动属于A匀速运动 B匀加速运动C加速度不变的曲线运动 D变加速曲线运动显示解析试题篮 2如图所示为火车站用来装卸煤炭使用的水平传送带模型,水平传送带的长度为L=8m ,传送带的皮带轮半径均为R=0.4m ,皮带轮转动的角速度为 =10rad/s 传送带的底部距地面的高度为h=4.2m, 现有一块矩形煤炭 (视为质点)无初速度地释放在水平传送带的A点位置处( A、B分别为皮带轮中心轴正
9、上方的两个点)已知煤炭与皮带之间的动摩擦因数为=0.2皮带轮与皮带之间始终不打滑空气阻力不计,g 取10m/s2回答下列问题:(1)水平传送带的传动速度为多少?该块煤炭从释放到和传送带共速时,煤块和传送带运动的距离分别是多少?(2)该块煤炭到达 B点后是沿着皮带轮的圆弧滑下,还是离开圆弧飞出?说明原因(要求有必要的理论运算) (3)该块煤炭落在水平地面上的落点与O2点正下方的水平距离多大?显示解析试题篮3如图,质量为 0.5kg 的小杯里盛有 1kg 的水,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为 1m ,小杯通过最高点的速度为4m/s,g 取10m/s2求:(1)在最高点时,绳
10、的拉力?(2)在最高点时水对小杯底的压力?(3)为使小杯经过最高点时水不流出,在最高点时最小速率是多少?VIP 显示解析试题篮 4一艘宇宙飞船绕着某行星做匀速圆周运动,已知运动的轨道半径为 r ,周期为 T,引力常量为 G ,求行星的质量 M 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页学习必备欢迎下载显示解析试题篮5如图装置叫做离心节速器,它的工作原理和下述力学模型类似: 在一根竖直硬质细杆的顶端O用铰链连接两根轻杆, 轻杆的下端分别固定两个金属小球 当发动机带动竖直硬质细杆转动时,两个金属球可在水平面上做匀速圆周运动,如图
11、所示设与金属球连接的两轻杆的长度均为L,两金属球的质量均为m ,各杆的质量均可忽略不计当发动机加速运转时,轻杆与竖直杆的夹角从 30增加到 60,忽略各处的摩擦和阻力求: (1)当轻杆与竖直杆的夹角为30时金属球做圆周运动的线速度的大小v1;(2) 轻杆与竖直杆的夹角从 30增加到 60的过程中机器对两小球所做的总功显示解析试题篮6如图所示,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,静止在水平平板上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔距离为 0.2m,并知 M和水平面的最大静摩擦力为2N,现使此平板绕中心轴线转动,为保持物体与平板处于相对静止状态,问:(1)水平板转动的
12、最大角速度 为多少?(2)水平板转动的最小角速度 为多少?(3)水平板转动的角速度 为多少时,可使物体M与木板间摩擦力为 0?g 取10m/s2,结果中可保留根号我们用电磁打点计时器、 米尺、游标卡尺、 纸带、复写纸来完成下述实验:(打点计时器所接交流电的频率为50Hz,A、B、C、D 为计数点,相邻两计数点间有四个点未画出)如图甲所示, 将打点计时器固定在桌面上, 将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘的侧面,当圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上;接通电源,打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
13、 - - - -第 7 页,共 9 页学习必备欢迎下载经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量(1)用 20 分度的游标卡尺测得圆盘的半径如图乙所示,圆盘的半径r 为 cm ;(2)由图丙可知,打下计数点D时,圆盘转动的角速度为rad/s ;(3)纸带运动的加速度大小为m/s2,圆盘转动的角加速度大小为rad/s2;(4)如果实验测出的角加速度值偏大,其原因可能是(至少写出1 条) 我们用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验:(打点计时器所接交流电的频率为50Hz , A 、 B 、 C 、 D 为 计 数 点 , 相 邻 两 计 数 点 间 有 四 个 点 未
14、画 出 )如图甲所示,将打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘的侧面,当圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上;接通电源,打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动;经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量(1)用 20 分度的游标卡尺测得圆盘的半径如图乙所示,圆盘的半径r 为6.000 cm ;(2)由图丙可知,打下计数点D 时,圆盘转动的角速度为6.5 rad/s ;(3)纸带运动的加速度大小为0.59 m/s2,圆盘转动的角加速度大小为9.8 rad/s2;(4)如果实验测出的角加速度值偏大,其原因可能是测量转动半径时没有考虑纸带的厚度(至少
15、写出 1 条) 考点: 匀速圆周运动 专题: 实验题 分析: (1)20分度的游标卡尺精确度为0.05mm ,读数时先读大于1mm 的整数部分,再读不足1m的小数部分;(2)根据平均速度等于中间时刻瞬时速度求出D点的瞬时速度,然后根据v=r 求解角速度;(3)用逐差法求解出加速度,再根据加速度等于角加速度与半径的乘积来计算角加速度;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页学习必备欢迎下载(4)根据公式=ar 进行判断解答: 解: (1)整数部分为60mm ,小数部分为零,由于精确度为0.05mm ,故需写到 0.001cm 处,故读数为6.000cm;故答案为: 6.000 ;(2)打下计数点D 时,速度为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页