高一物理匀速圆周运动.ppt
在圆周运动中，常见的最简单的是匀速圆周运动。质点在圆周运动中，常见的最简单的是匀速圆周运动。质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等，沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等，这种运动就叫做匀速圆周运动。这种运动就叫做匀速圆周运动。匀速圆周运动的参量是描述匀速圆周运动快慢的匀速圆周运动的参量是描述匀速圆周运动快慢的物理量。表示匀速圆周运动快慢的物理量有物理量。表示匀速圆周运动快慢的物理量有线速线速度度、角速度角速度、周期和频率，分别用符、周期和频率，分别用符v，T，f表示。线速度、角速度越大，周期越小，频率越表示。线速度、角速度越大，周期越小，频率越高，表明运动的越快。在匀速圆周运动中，线速高，表明运动的越快。在匀速圆周运动中，线速度、角速度、周期和频率的大小均是不变的。度、角速度、周期和频率的大小均是不变的。匀速圆周运动的速度方向不断改变，所以一定有加速度。质点做匀速圆周运动的速度方向不断改变，所以一定有加速度。质点做匀速圆周运动时，它在任一时刻的加速度都是沿着半径指向圆心匀速圆周运动时，它在任一时刻的加速度都是沿着半径指向圆心的，总保持与即时线速度方向垂直，因此叫向心加速度。的，总保持与即时线速度方向垂直，因此叫向心加速度。加速度大小的计算公式为：加速度大小的计算公式为：由于匀速圆周运动的由于匀速圆周运动的v，r大小不变，所以向大小不变，所以向心加速度的大小也是不变的。匀速圆周运动心加速度的大小也是不变的。匀速圆周运动的即时速度和加速度的大小虽然不变，但它的即时速度和加速度的大小虽然不变，但它们的方向却时刻在变。因此，匀速圆周运动们的方向却时刻在变。因此，匀速圆周运动实质上是非匀变速运动或称变加速运动。实质上是非匀变速运动或称变加速运动。加速度大小的计算公式为：加速度大小的计算公式为：由于匀速圆周运动的由于匀速圆周运动的v，r大小不变，所以向大小不变，所以向心加速度的大小也是不变的。匀速圆周运动心加速度的大小也是不变的。匀速圆周运动的即时速度和加速度的大小虽然不变，但它的即时速度和加速度的大小虽然不变，但它们的方向却时刻在变。因此，匀速圆周运动们的方向却时刻在变。因此，匀速圆周运动实质上是非匀变速运动或称变加速运动。实质上是非匀变速运动或称变加速运动。匀速圆周运动的质点具匀速圆周运动的质点具有向心加速度，加速度有向心加速度，加速度的方向是沿着半径指向的方向是沿着半径指向圆心的，而且总保持与圆心的，而且总保持与瞬时线速度的方向垂直。瞬时线速度的方向垂直。匀速圆周运动的质点既然有向心加速度匀速圆周运动的质点既然有向心加速度a，大小不变，方向总指向圆心，那么，根大小不变，方向总指向圆心，那么，根据牛顿第二定律，质点必受到产生据牛顿第二定律，质点必受到产生a的外的外力力F，且有且有F=ma。此外力也应是大小不变此外力也应是大小不变，方向总沿半径指向圆心。使质点产生向，方向总沿半径指向圆心。使质点产生向心加速度的力，就叫做向心力。向心力大心加速度的力，就叫做向心力。向心力大小的计算公式小的计算公式匀速圆周运动的质点必须受到匀速圆周运动的质点必须受到向心力的作用向心力的作用,向心力的大小向心力的大小不变不变,方向总沿半径指向圆心方向总沿半径指向圆心。飞车走壁飞车走壁马戏团演员在表演飞车走壁时，人车在一马戏团演员在表演飞车走壁时，人车在一个水平面上沿竖直粗糙墙壁上做匀速圆周运动，人个水平面上沿竖直粗糙墙壁上做匀速圆周运动，人车所受外力车所受外力G与静摩擦力与静摩擦力f平衡。车轮对墙壁的作用平衡。车轮对墙壁的作用力为力为N，墙壁的反作用力墙壁的反作用力N就是人车所需向心力。应就是人车所需向心力。应有：有：当当m、r一定时，一定时，越大，越大，N就越大。就越大。火车拐弯火车拐弯若火车的拐弯处轨道面倾角为若火车的拐弯处轨道面倾角为，应有：应有：当当r、一定时，车以相应速度一定时，车以相应速度v行驶，可不受外轨行驶，可不受外轨的旁推力作用，当然外轨、内轨均不受车的推力的的旁推力作用，当然外轨、内轨均不受车的推力的作用。但若车速作用。但若车速vv，则仍需外轨对车有向内的推则仍需外轨对车有向内的推力力，若车速过大，若车速过大，F仍不能满足车拐弯仍不能满足车拐弯所需的向心力，火车仍有出事故的危险。若所需的向心力，火车仍有出事故的危险。若vv，则内轨需使用向外的推力则内轨需使用向外的推力。向心力是根据其产生向心加速度的向心力是根据其产生向心加速度的效果命名的。它可以是某种性质的效果命名的。它可以是某种性质的一个力，也可以是几个不同性质的一个力，也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。所力沿着半径指向圆心的合外力。所有做匀速圆周运动的物体，都必须有做匀速圆周运动的物体，都必须受到向心力的作用，而且有线速度，受到向心力的作用，而且有线速度，二者缺一不可。向心力与线速度都二者缺一不可。向心力与线速度都是大小恒定，方向时刻改变，且总是大小恒定，方向时刻改变，且总保持互相垂直。保持互相垂直。水平元盘绕轴水平元盘绕轴转动时转动时,盘上盘上静止物体做圆静止物体做圆周运动所需的周运动所需的向心力就是静向心力就是静摩擦力摩擦力f(重力重力G与支持力与支持力N抵消抵消)。圆锥摆的摆球在圆锥摆的摆球在水平面上做匀速水平面上做匀速圆周运动时，所圆周运动时，所收的向心力就是收的向心力就是重力重力G与拉力与拉力T的的合外力，合外力，F合合=F向。向。在竖直平面上做圆周运动的物体，如翻在竖直平面上做圆周运动的物体，如翻山车、水流星中的水，杆连接的小球，在山车、水流星中的水，杆连接的小球，在圆轨道最高点线速度圆轨道最高点线速度v1v1，则，则N10。若。若v1mg，故处故处于于“超重状态超重状态”。翻山车的圆周运动翻山车的圆周运动水流星的圆周运动水流星的圆周运动硬杆连接的小球在最低点总是受杆的拉力硬杆连接的小球在最低点总是受杆的拉力T2mg。而在最而在最高点时，当高点时，当v1v1时，杆对球有拉力时，杆对球有拉力T1，当，当v1v1时，杆时，杆对球有支持力对球有支持力-T1（与拉力方向相反）。三种情况中，轨与拉力方向相反）。三种情况中，轨道对翻山车的支持力，桶底对水的支持力，杆对球的拉力道对翻山车的支持力，桶底对水的支持力，杆对球的拉力或支持力均时刻与速度方向垂直，对物体不做功。如果忽或支持力均时刻与速度方向垂直，对物体不做功。如果忽略摩擦力与空气阻力，物体运动过程中应是服从机械能守略摩擦力与空气阻力，物体运动过程中应是服从机械能守恒定律，也就是恒定律，也就是：硬杆连接的物体的圆周运动硬杆连接的物体的圆周运动绳栓着小球做圆周运动时，小球所需的向绳栓着小球做圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、一定，向心力一定，向心力F=m2r，如果如果增大，则增大，则F也增大，也增大，F增大到一定程度，绳会被拉增大到一定程度，绳会被拉断，致使断，致使F=0，向心力消失，小球将沿切向心力消失，小球将沿切线方向飞出而远离圆心运动。同样，若线方向飞出而远离圆心运动。同样，若F小于它做圆周运动的所需的向心力，即小于它做圆周运动的所需的向心力，即Fm2r，小球也要沿一条曲线运动，而小球也要沿一条曲线运动，而且离圆心越来越远。且离圆心越来越远。在实际中，有一些利用离心运动的机械，这些机械叫做离心机械。离心机械在实际中，有一些利用离心运动的机械，这些机械叫做离心机械。离心机械的种类很多，应用也很广。例如，离心干燥（脱水）器，离心分离器，离心的种类很多，应用也很广。例如，离心干燥（脱水）器，离心分离器，离心水泵。水泵。例题：例题：一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮半径是小轮半径的两轮之间无滑动，大轮半径是小轮半径的2倍大轮上一点倍大轮上一点S离转轴离转轴O1的距离是半径的距离是半径的的1/3，当大轮边上，当大轮边上P点的向心加速度是点的向心加速度是0.6m/s2时，大轮上的时，大轮上的S点和小轮边缘上的点和小轮边缘上的Q点向心加速度各多大？点向心加速度各多大？
