高三物理萬有引力定律(編輯修改稿)
2024-12-16 22:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 角速度： （ 1）大小： ?= Φ/t(Φ是 t時(shí)間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過的圓心角 ) （ 2）物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢 周期 T、頻率 f： 作圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間 ,叫周期；單位時(shí)間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，叫頻率。即周期的倒數(shù) . 2020/12/16 32 、 ω、 T、 f的關(guān)系 frrT rv ??? 22 ???注 :ω、 T、 f，若一個(gè)量確定，其余兩個(gè)量也就確定了，而 v還和 r有關(guān) 向心加速度 a ⑴ 大?。?a=v2/r= ?2r=4?2f2r=4?2r/T2 ⑵ 方向：總指向圓心，時(shí)刻變化 ⑶ 物理意義：描述線速度方向改變的快慢。 2020/12/16 33 二、勻速圓周運(yùn)動(dòng) ：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是線速度大小不變的運(yùn)動(dòng)，因此它的角速度、周期和頻率都是恒定不變的 ,物體受的合外力全部提供向心力 . ：合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直 . 課堂練習(xí) : ，下列哪個(gè)物理量是不變的 ( ) C ( ) ，加速度不變 ，加速度變化 ，加速度不變 ，方向時(shí)刻在變 D 2020/12/16 34 、乙兩個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的有關(guān)說法正確的是 ( ) ，角速度一定相等 ，線速度一定相等 ，角速度一定相等 ，線速度一定相等 C 2020/12/16 35 例題講解 【 例 1】 如圖所示裝置中，三個(gè)輪的半徑分別為 r、 2r、 4r， b點(diǎn)到圓心的距離為 r，求圖中 a、 b、 c、 d各點(diǎn)的線速度之比、角速度之比、加速度之比 a b c d 2020/12/16 36 【 例 2】 如圖所示，一種向自行車車燈供電的小發(fā)電機(jī)的上端有一半徑 r0=，小輪與自行車車輪的邊緣接觸。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而為發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力。自行車車輪的半徑 R1=35cm，小齒輪的半徑R2=，大齒輪的半徑 R3=。求大齒輪的轉(zhuǎn)速 n1和摩擦小輪的轉(zhuǎn)速 n2之比。（假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對滑動(dòng)） 大齒輪 小齒輪 車輪 小發(fā)電機(jī) 摩擦小輪 鏈條 2020/12/16 37 【 例 3】 汽車以一定的速度在寬闊的馬路上勻速行駛，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)正前方有一墻，把馬路全部堵死，為了避免與墻相碰，司機(jī)是急剎車好，還是馬上轉(zhuǎn)彎好 ?試定量分析說明道理。 【 例 4】 如圖 431所示，小球用輕繩通過桌面上一光滑小孔與物體 B和 C相連，小球能在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若剪斷 B、 C之間的細(xì)繩，當(dāng) A球重新達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，則 A球的 ( ) 2020/12/16 38 【 例 5】 如圖所示，在圓柱形房屋天花板中心 O點(diǎn)懸掛一根長為 L的細(xì)繩，繩的下端掛一個(gè)質(zhì)量為 m的小球，已知繩能承受的最大拉力為 2mg，小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度逐漸增大到繩斷裂后，小球恰好以速度 v2= 落到墻角邊，求 (1)繩斷裂瞬間小球的速度 v1； (2)圓柱形房屋的高度 H和半徑 R. gL72020/12/16 39 三、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用（圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題） 1．向心力 （ 1）大小： RfmRTmRmRvmmaF 222222 44 ??? ?????向（ 2）方向：總指向圓心，時(shí)刻變化 注 :“向心力”是一種效果力。任何一個(gè)力，或者幾個(gè)力的合力，或者某一個(gè)力的某個(gè)分力，只要其效果是使物體做圓周運(yùn)動(dòng)的，都可以作為向心力?！跋蛐牧Α辈灰欢ㄊ俏矬w所受合外力。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力就是物體所受的合外力，總是指向圓心。做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力只是物體所受合外力在沿著半徑方向上的一個(gè)分力，合外力的另一個(gè)分力沿著圓周的切線，使速度大小改變。 2020/12/16 40 2．處理方法： 一般地說，當(dāng)做圓周運(yùn)動(dòng)物體所受的 合力不指向圓心 時(shí)，可以將它 沿半徑方向和切線方向正交分解 ，其 沿半徑方向 的分力為 向心力 ，只改變速度的方向，不改變速度的大?。黄溲厍芯€方向的分力為切向力，只改變速度的大小，不改變速度的方向。分別與它們相應(yīng)的向心加速度描述速度方向變化的快慢，切向加速度描述速度大小變化的快慢。 做圓周運(yùn)動(dòng)物體所受的向心力和向心加速度的關(guān)系同樣遵從牛頓第二定律： Fn=man在列方程時(shí)，根據(jù)物體的受力分析，在方程左邊寫出外界給物體提供的合外力，右邊寫出物體需要的向心力（可選用 等各種形式）。 RTmRmRmv 222 2 ?????? ?? 或或 如果沿半徑方向的合外力大于做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，物體將做向心運(yùn)動(dòng)，半徑將減?。蝗绻匕霃椒较虻暮贤饬π∮谧鰣A周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，物體將做離心運(yùn)動(dòng)，半徑將增大。 2020/12/16 41 3．處理圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題的一般步驟： （ 1）確定研究對象，進(jìn)行受力分析； （ 2）建立坐標(biāo)系，通常選取質(zhì)點(diǎn)所在位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，其中一條軸與半徑重合； （ 3）用牛頓第二定律和平衡條件建立方程求解 ( ) ，還要受一個(gè)向心力作用 C 課堂練習(xí) 2020/12/16 42 4．幾個(gè)特例 （ 1）圓錐擺 θ 【 例 5】 小球在半徑為 R的光滑半球內(nèi)做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試分析圖中的 θ（小球與半球球心連線跟豎直方向的夾角）與線速度 v、周期 T的關(guān)系。（小球的半徑遠(yuǎn)小于R。） 圓錐擺是運(yùn)動(dòng)軌跡在水平面內(nèi)的一種典型的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)是由物體所受的重力與彈力的合力充當(dāng)向心力，向心力的方向水平。也可以說是其中彈力的水平分力提供向心力（彈力的豎直分力和重力互為平衡力）。 本題的分析方法和結(jié)論同樣適用于 圓錐擺、火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速
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