高二物理竞赛圆周运动和一般曲线运动课件.pptx

《高二物理竞赛圆周运动和一般曲线运动课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理竞赛圆周运动和一般曲线运动课件.pptx（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章 力和运动,1-2 圆周运动和一般曲线运动,2,目 录,第一章 力和运动第二章 运动的守恒量和守恒定律第三章 刚体和流体的运动第四章 相对论基础第五章 气体动理论第六章 热力学基础第七章 静止电荷的电场第八章 恒定电流的磁场第九章 电磁感应 电磁场理论,1-1 质点运动的描述1-2 圆周运动和一般曲线运动1-3 相对运动 常见力和基本力1-4 牛顿运动定律1-5 伽利略相对性原理 非惯性系 惯性力,3,1-2 圆周运动 和 一般曲线运动,圆周运动 (circular motion)是曲线运动的一个特例；物体定轴转动时，每个质点都作圆周运动。质点速度的大小和方向都在改变 存在加速度。,圆周

2、运动方程的矢量形式,4,运动方程：,矢量形式,速度：,加速度：,自然坐标系 (natural coordinates),一根坐标轴沿轨迹在P点的切线方向，用 单位矢量et 表示;一根坐标轴沿P点的法线并指向曲线的凹侧，用 en 表示。,沿轨迹上各点，自然坐标轴的方位是不断变化着的。 如果质点运动的路径 s 确定，可结合路径定义物理量。,瞬时速度大小 = 瞬时速率,速度的方向：就是各点的切线方向 (也在变化！),又称线速度。可能变化。, = = ,5, 切向加速度、法向加速度,切向加速度（tangential acceleration） 表示质点速率变化的快慢。,法向加速度（normal acc

3、eleration ）或向心加速度 表示质点速度方向变化的快慢。 ， ；， ,总加速度的大小:方向：,参考教材P15, 图1-11,6, 切向加速度、法向加速度,切向加速度（tangential acceleration） 表示质点速率变化的快慢。,法向加速度（normal acceleration ）或向心加速度 表示质点速度方向变化的快慢。,总加速度的大小、方向：,参考教材P15, 图1-11,7,速度、加速度,表示速度不改变大小，只改变方向。,自然坐标系：,特例1：匀速圆周运动,扩展：一般平面曲线运动,特例2：变速直线运动,表示速度只改变大小，不改变方向。,只需变为曲率半径。, = =

4、,8, 圆周运动的角量描述,角位置（angular position） rad 角位移（angular displacement） rad 角速度（angular velocity） rad/s, 1/s 角加速度（angular acceleration） rad/s2, 1/s2 ,有大小和转向(顺、逆时针),匀速圆周运动，是恒量运动学方程：= 0 +,匀变速圆周运动，是恒量= 0 + 0 + 1 2 2 = 0 +,运动学方程：,9,线量 与 角量 的关系,线速度与角速度：,切向加速度与角加速度：,法向加速度与角速度：,当 极小时：, = ,10,11,思考题1,物体作曲线运动时，必有加

5、速度，加速度的法向分量一定不等于0。对否？物体作曲线运动时，速度方向一定在运动轨迹的切线方向，法向分速度恒等于0，因此其法向加速度也一定等于0。对否？,X,12,思考题2,一个作平面运动的质点，它的运动方程是： ， ，如果： 质点作什么运动？ 质点作什么运动？,圆周运动,匀速率曲线运动,例题 1-2,试计算地球自转时，地面上各点的速度和加速度。,(地球半径 = 6370km),13,14,解：自转周期T=246060 s,P点的纬度为，在半径为R且与赤道平面平行的平面内作圆周运动。(地球半径 = 6370km),北京纬度：,上海纬度:,速度,向心加速度,广州纬度:,例题 1-3,一飞轮边缘上一

6、点所经过的路程与时间的关系为 都是正的常量。已知飞轮的半径为R。求该点在时刻t的加速度。t为何值时，该点的切向加速度与法向加速度的大小相等？,15,16,例题 1-3,一飞轮边缘上一点所经过的路程与时间的关系为 都是正的常量。已知飞轮的半径为R。求该点在时刻t的加速度。,解：,切向加速度,速率,法向加速度,加速度大小,17,例题 1-3,一飞轮边缘上一点所经过的路程与时间的关系为 都是正的常量。已知飞轮的半径为R。(2) t为何值时，该点的切向加速度与法向加速度的大小相等？,解：,例题 1-4,一曲柄连杆机构，曲柄OA长为r，连杆AB长为l，AB的一端用销子在A处与曲柄OA相连，另一端用销子在

7、B处与活塞相连。当曲柄以匀角速度绕O轴旋转时，通过连杆将带动B处活塞在汽缸内往复运动，试求活塞的运动方程。,x,18,l,补充例题,子弹(质点)射入固定在地面上的砂箱内，假设射入时刻定为 t =0 ，子弹速率为v0 。,加速度与速率成正比，比例系数为k，即,求：1) 2),19,20,解：1) 建坐标系如图,由,有式,分离变量：,两边分别积分：,得:,2) 由式,有,两边分别积分,抛物运动,21,吹气枪抛射球总会击中下落的铁罐，不论g是否为0.,滑板者速度的竖直分量在改变，但其水平分量不变。因此滑板总在人的下面，这样滑板者落下后可再落到滑板上., 抛物运动的矢量描述,抛体运动：从地面上某点向空

8、中抛出的物体在空中所做的运动。,以抛射点为坐标原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴。设抛出时刻t=0的速率为v0，抛射角为 ，则初速度分量分别为：,故任意时刻的速度：,将上式积分，得运动学方程为:,22,物体在空中飞行回落到抛出点高度时所用的时间:,飞行的射程（回落到与抛出点的高度相同时所经过的水平距离）,运动方程消去时间参数t，得到抛体运动的轨迹方程为：,飞行的射高,最佳角度：37,23,例题1-5,在距离我方前沿阵地1000m处有一座高50m长的山丘，山上建有敌方一座碉堡。求我方的大炮在什么角度下以最小的速度发射炮弹就能摧毁敌军的这座碉堡？,解：抛体运动的轨迹方程,发射速度v0与发射角度关系,=46.4时，可最小速度v0=101.5m/s发射炮弹摧毁敌军碉堡。,24,练习,有一学生在体育馆阳台上以投射角=30和速率v0=20m/s向台前操场出一垒球。球离开手时距离操场水平面的高度h=10m。试问：球投出后何时着地？在何处着地？着地时速度的大小和方向各如何？,25,把已知条件y=-h=-10m, =30, v0=20m/s代入方程得,着地时速度大小,此速度和水平面的夹角,解：,运动方程,26,27,小 结,位矢：,位移：,速度：,加速度：,线量,角量,角位移：,角速度：,角加速度：,角位置：,自然坐标系：,课后作业,28,习题（P47）：1-14、1-16、1-19,