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1、考查點(diǎn)8圓周運(yùn)動
[考點(diǎn)巧記]
考點(diǎn)1 勻速圓周運(yùn)動 A
勻速圓周運(yùn)動是曲線運(yùn)動,各點(diǎn)線速度方向沿切線方向,但大小不變;加速度方向始終指向圓心,大小也不變,但它是變加速運(yùn)動.
考點(diǎn)2 線速度、角速度和周期 C
(1)線速度v:描述做圓周運(yùn)動的物體運(yùn)動快慢的物理量,方向沿切線方向.
公式:v=,s為t時間內(nèi)通過的弧長,單位為m/s;
(2)角速度ω:描述連接運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)與圓心的半徑轉(zhuǎn)動快慢的物理量,ω=,單位是rad/s;
(3)周期T:物體沿圓周繞行一周所用的時間,單位為s;
(4)頻率f:做圓周運(yùn)動的物體1 s內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù),單位是Hz.
(5)三者關(guān)系:v=ωr==2πrf
2、,ω=,T=.
考點(diǎn)3 向心加速度 A
(1)方向:總是沿著半徑指向圓心,時刻改變.
(2)大?。篴=v2/r=rω2=vω在勻速圓周運(yùn)動中,向心加速度大小不變.
(3)物理意義:描述線速度方向變化快慢的物理量.
(4)向心加速度的公式也適用于非勻速圓周運(yùn)動,且無論是勻速圓周運(yùn)動還是非勻速圓周運(yùn)動,向心加速度的方向都指向圓心.
考點(diǎn)4 向心力 C
1.向心力的基本內(nèi)容
(1)向心力是使物體產(chǎn)生向心加速度的力,方向與向心加速度方向相同,大小由牛頓第二定律可得:F==mω2r=m.
(2)方向:無論是否為勻速圓周運(yùn)動,其向心力總是沿半徑指向圓心,方向時刻改變,故向心力是變力.
3、(3)向心力是根據(jù)力的作用效果命名,不是一種特殊的力,可以是彈力、摩擦力或幾個力的合成,對于勻速圓周運(yùn)動的向心力即為物體所受到的合外力.(注:受力分析時沒有向心力)
(4)向心力的作用效果:只改變速度方向,不改變速度大?。?
2.汽車過橋
(1)汽車過拱形橋如圖.
汽車在最高點(diǎn)滿足關(guān)系:mg-FN=m,
即FN=mg-m.
①當(dāng)v=時,F(xiàn)N=0.
②當(dāng)0≤v<時,0時,汽車將脫離橋面做平拋運(yùn)動,發(fā)生危險.
(2)汽車過凹形橋如圖.
汽車在最低點(diǎn)滿足關(guān)系:FN-mg=m,
即FN=mg+m.
由此可知,汽車對橋面的壓力大于其自身重力,故凹
4、形橋易被壓垮,因而實(shí)際中拱形橋多于凹形橋.
3.豎直面內(nèi)的“繩模型”的臨界問題
(1)輕繩模型內(nèi)軌道如圖,繩(內(nèi)軌道)施力特點(diǎn):只能施加向下的拉力(或壓力).
(2)在最高點(diǎn)的動力學(xué)方程FT+mg=m.
(3)在最高點(diǎn)的臨界條件FT=0,此時mg=m,則v=.
①v=時,拉力或壓力為零.
②v>時,小球受向下的拉力或壓力.
③v<時,小球________不能(選填“能”或“不能”)達(dá)到最高點(diǎn).
輕繩模型中小球能在豎直平面內(nèi)做完整圓周運(yùn)動的條件是:小球通過最高點(diǎn)的速度為v≥.
4.豎直面內(nèi)的輕桿(雙軌道)模型
(1)桿(雙軌道)施力特點(diǎn):既能施加向下的拉力,也能施加向上的
5、支持力.
(2)在最高點(diǎn)的動力學(xué)方程
當(dāng)v>時,F(xiàn)N+mg=m,桿對球有向下的拉力,且隨v增大而增大.
當(dāng)v=時,mg=m,桿對球無作用力.
當(dāng)v<時,mg-FN=m,桿對球有向上的支持力.
當(dāng)v=0時,mg=FN,球恰好到達(dá)最高點(diǎn).
(3)輕桿(雙軌道)模型中小球能在豎直平面內(nèi)做完整圓周運(yùn)動的條件是:小球通過最高點(diǎn)的速度為v≥0.
[易錯診所]
1.勻速圓周運(yùn)動的特點(diǎn)
由于勻速圓周運(yùn)動的線速度方向時刻在改變,所以它是一種變速運(yùn)動.這里的“勻速”實(shí)質(zhì)上指的是“速率不變”而不是“速度不變”.
2.線速度和角速度的關(guān)系
(1)同軸傳動的物體上各點(diǎn)(如圖):
角速度相同,即ωA=ωB.
(2)皮帶(齒輪)傳動(如圖)
邊緣上各點(diǎn)線速度大小相同,即vA=vB,角速度關(guān)系:RωA=rωB.
3.熟練掌握勻速圓周運(yùn)動規(guī)律
(1)明確向心力是效果力,不能作為受力分析的力.
(2)向心力是矢量,既有大小又有方向,做勻速圓周運(yùn)動時向心力的大小不變,方向時刻在變化,是物體所受的合外力.
4.物體在豎直面內(nèi)的做完整的圓周運(yùn)動時,在最高點(diǎn)的臨界速度為:
輕繩(內(nèi)軌道)模型:臨界速度為v臨=.
輕桿(雙軌道)模型:臨界速度為v臨=0.