專題圓周運動及向心力

專題圓周運動及向心力第一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六一、勻速圓周運動質(zhì)點沿圓周運動，如果在相等的時間里通過的圓弧長度相等，我們就說質(zhì)點在做勻速圓周運動．對勻速圓周運動的認(rèn)識：1．“勻速”圓周運動應(yīng)理解為“勻速率”，而不能理解為“勻速度”，因為勻速圓周運動線速度的大小雖然不變，但方向時刻在變化，因而它是變速運動且是變加速運動．2．因為勻速圓周運動是變速運動，所以是有加速度的，故作勻速圓周運動的物體所受的合外力肯定不等于零．第二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六二、描述圓周運動快慢的幾個物理量1．線速度(v)(1)定義：質(zhì)點做勻速圓周運動通過的弧長s和所用時間t的比值，叫線速度．(3)線速度方向：線速度是矢量，它的方向時刻在變化，物體在某一時刻或某一位置的速度方向就是物體運動到圓周上該點的切線方向．第三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六2．角速度(ω)(1)定義：做勻速圓周運動的物體其半徑轉(zhuǎn)過的角度跟所用時間t的比值，叫做物體的角速度．(3)單位：在國際單位制中，角度用弧度(rad)表示，故角速度的單位是弧度/秒，符號是rad/s.3．周期(T)做勻速圓周運動的物體運動一周所用的時間叫做周期．它也是描述質(zhì)點做勻速圓周運動快慢的物理量，周期越長說明物體運動越慢；周期越短說明質(zhì)點運動越快．單位：s.第四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六4．頻率(f)：周期的倒數(shù)叫頻率，頻率的單位是：Hz.5．轉(zhuǎn)速：做圓周運動的物體單位時間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，叫轉(zhuǎn)速．通常用n表示，單位是：r/s.實際中所說的轉(zhuǎn)數(shù)是指做勻速圓周運動的物體每分鐘轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，用n表示，單位是：r/min或r/s.說明：頻率和轉(zhuǎn)速對勻速圓周運動來說在意義上是相等的，但頻率具有更廣泛的意義．兩者的單位也不相同．第五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六三、向心力1．定義：做勻速圓周運動的物體所受到的合外力，總是沿半徑指向圓心，叫做向心力．2．大小：3．方向：總是沿半徑指向圓心．4．做勻速圓周運動的物體的向心力大小是不變的，但方向始終指向圓心，時刻在變化，故向心力是變力而不是恒力．5．向心力是根據(jù)力的作用效果命名的力，它可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，或某一個力的分力．第六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六四、向心加速度1．定義：由向心力產(chǎn)生的加速度，叫向心加速度，描述線速度方向變化的快慢．2．大?。?．方向：始終指向圓心．4．做勻速圓周運動物體的向心加速度大小是不變的，但方向時刻在變，因此勻速圓周運動是加速度變化的變加速曲線運動．(非勻速曲線運動)第七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六五、離心現(xiàn)象1．定義：做勻速圓周運動的物體，在合外力突然消失或不足以提供向心力的情況下，所做的逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動，稱為離心運動．2．物體做離心運動的條件：合外力突然消失或不足以提供物體做圓周運動所需的向心力．做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿圓周切線方向飛出去的傾向．當(dāng)合外力等于向心力時，物體做勻速圓周運動；當(dāng)合外力突變?yōu)?時，物體沿切線飛出；當(dāng)合外力小于所需的向心力時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心．第八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六(多選)對于勻速圓周運動的物體，下列說法中正確的是()A．線速度不變B．角速度不變C．周期不變D．轉(zhuǎn)速不變解析：由勻速圓周運動的特點可知，A錯，B、C、D正確．答案：BCD第九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六(單選Ⅰ)關(guān)于角速度和線速度，下列說法正確的是()A．半徑一定，角速度與線速度成反比B．半徑一定，角速度與線速度成正比C．線速度一定，角速度與半徑成正比D．角速度一定，線速度與半徑成反比解析：根據(jù)v＝ωr可知，半徑一定，角速度與線速度成正比，A錯，B正確；線速度一定，角速度與半徑成反比，C錯；角速度一定，線速度與半徑成正比，D錯．答案：B第十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六(單選Ⅱ)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平測試)如圖所示，飛機在豎直平面內(nèi)俯沖又拉起，這一過程可看作勻速圓周運動．在最低點時，飛行員對座椅的壓力為F.設(shè)飛行員所受重力為G.則飛機在最低點時()A．F＝0B．F＜GC．F＝GD．F＞G第十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六解析：飛行員在最低點受支持力F′與重力G.此時F′－G＝F向，即F′＝G＋F向．F′＞G，又F′與F是作用力與反作用力，大小相等，故F＞G.答案：D第十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六(單選Ⅰ)關(guān)于向心加速度的物理意義，下列說法中正確的是()A．它描述的是線速度方向變化的快慢B．它描述的是線速度大小變化的快慢C．它描述的是向心力變化的快慢D．它描述的是角速度變化的快慢解析：向心加速度描述的是線速度方向變化的快慢，A正確；在勻速圓周運動中線速度大小是不變的，B錯；根據(jù)牛頓第二定律，向心加速度是由向心力決定的，C錯；勻速圓周運動的角速度是一個恒量，D錯．答案：A第十三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六(多選)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平測試)下列屬于離心現(xiàn)象的是()A．投籃球B．投擲標(biāo)槍C．用洗衣機脫去濕衣服中的水D．旋轉(zhuǎn)雨傘甩掉雨傘上的水滴第十四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六解析：洗衣機脫出的水和旋轉(zhuǎn)雨傘甩出的水滴都遠(yuǎn)離圓心，做離心運動．答案：CD點評：做勻速圓周運動的物體，在外界提供的向心力小于所需的向心力時，物體做離心運動，其運動軌跡是遠(yuǎn)離圓心的曲線．第十五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六1．(單選Ⅰ)下列現(xiàn)象中，與離心運動無關(guān)的是()A．汽車轉(zhuǎn)彎時速度過大，乘客感覺被往外甩B．汽車急剎車時，乘客身體向前傾C．洗衣機脫水桶旋轉(zhuǎn)，將衣服上的水甩掉D．運動員投擲鏈球時，在高速旋轉(zhuǎn)的時候釋放鏈球解析：汽車急剎車時，乘客由于慣性仍然保持原來的運動狀態(tài)，故向前傾，故選B.答案：B第十六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六2．(單選Ⅰ)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平測試)如右圖所示，細(xì)桿上固定兩個小球a和b，桿繞O點勻速轉(zhuǎn)動．下列說法正確的是()A．a(chǎn)、b兩球角速度相等B．a(chǎn)、b兩球線速度相等C．a(chǎn)球的線速度比b球的大D．a(chǎn)球的角速度比b球的大解析：a、b兩點繞O點旋轉(zhuǎn)，角速度相等，由v＝ω·r知vb＞va.答案：A點評：同軸轉(zhuǎn)動的特點是角速度相等．第十七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六3．(單選Ⅰ)(2010年黑龍江學(xué)業(yè)水平測試)如圖，A、B兩點分別位于大小輪的邊緣，接觸面不打滑，則兩輪在轉(zhuǎn)動過程中，下列說法正確的是()A．A、B兩點的角速度大小相等B．A、B兩點的線速度大小相等C．A、B兩點的周期相同D．A、B兩點的頻率相同解析：兩輪接觸不打滑，接觸處線速度相等，但大輪與小輪轉(zhuǎn)一圈的時間不相等，即A、B兩點的周期和頻率不同．答案：B第十八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六4．(單選Ⅰ)火車轉(zhuǎn)彎做圓周運動，如果外軌和內(nèi)軌一樣高，火車能勻速通過彎道做圓周運動，下列說法中正確的是()A．火車通過彎道向心力的來源是外軌的水平彈力，所以外軌容易磨損B．火車通過彎道向心力的來源是內(nèi)軌的水平彈力，所以內(nèi)軌容易磨損C．火車通過彎道向心力的來源是火車的重力，所以內(nèi)外軌道均不磨損D．以上三種說法都是錯誤的解析：火車做圓周運動時的向心力指向圓心，亦即指向內(nèi)軌方向，這個力來自外軌的水平彈力，所以外軌容易磨損，選項A正確，其余三個選項是錯的，選A.答案：A第十九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六5．(單選Ⅰ)在水平面上轉(zhuǎn)彎的汽車，向心力是()A．滑動摩擦力B．靜摩擦力C．重力和支持力的合力D．重力、支持力和牽引力的合力B第二十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六一、單項選擇題(Ⅰ)(1－10)1．關(guān)于勻速圓周運動的性質(zhì)，以下說法中正確的是()A．勻速運動B．勻變速運動C．變加速運動D．以上說法都不對解析：勻速圓周運動實際是“勻速率”圓周運動，其線速度方向時刻變化，是變加速運動，故選C.答案：C第二十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期六二、單項選擇題(Ⅱ)(11－16)11．如右圖所示，靠摩擦傳動做勻速轉(zhuǎn)動的大小兩輪接觸面互不打滑，大輪的半徑是小輪的2倍．A、B分別為大、小輪邊緣上的點，C為大輪上一條半徑的中點．下列說法正確的是()A．vA＞vBB．vB＞vCC．ωA＞ωBD．ωA＞ωC解析：傳動的兩輪，輪緣上各點線速度大小相等，即vA＝vB；同一輪上各點的角速度相同即ωA＝ωC，而v＝ωr，故vA＞vC，∴vB＞vC；vA＝2rωA，v