知识点1 匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度
1.匀速圆周运动
(1)定义:做圆周运动的物体,若在相等的时间内通过的圆弧长相等,就是匀速圆周运动.
(2)特点:加速度大小不变,方向始终指向圆心,是变加速运动.
(3)条件:合外力大小不变、方向始终与速度方向垂直且指向圆心.
2.描述圆周运动的物理量
描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等,现比较如下表:
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意义、方向
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公式、单位
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线速度
(v)
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①描述圆周运动的物体运动快慢的物理量
②是矢量,方向和半径垂直,和圆周相切
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①v==
②单位:m/s
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角速度(ω)
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①描述物体绕圆心转动快慢的物理量
②中学不研究其方向
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①ω==
②单位:rad/s
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周期(T)和转速(n)或频率(f)
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①周期是物体沿圆周运动一周的时间
②转速是物体单位时间转过的圈数,也叫频率
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①T=
单位:s
②n的单位:r/s、
r/min,f的单位:Hz
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向心加速度(a)
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①描述速度方向变化快慢的物理量
②方向指向圆心
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①a==rω2
②单位:m/s2
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知识点2 匀速圆周运动的向心力
1.作用效果
向心力产生向心加速度,只改变速度的方向,不改变速度的大小.
2.大小
F=m=mω2r=mr=mωv=4π2mf2r.
3.方向
始终沿半径方向指向圆心,时刻在改变,即向心力是一个变力.
4.来源
向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,还可以由一个力的分力提供.
知识点3 离心现象
1.定义
做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动.
2.本质
做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势.
3.受力特点
当F=mrω2时,物体做匀速圆周运动;当F=0时,物体沿切线方向飞出;当F<mrω2时,物体逐渐远离圆心,F为实际提供的向心力,如图431所示.