匀速圆周运动课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,匀速圆周运动,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，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物理量。表示匀速圆周运动快慢的物理量有,线速度,、,角速度,、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。,返回,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：由于匀速圆周运动的,v,，,r,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：由于匀速圆周运动的,v,，,r,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有向心加速度，加速度的方向是沿着半径指向圆心的，而且总保持与瞬时线速度的方向垂直。,返回,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，根据牛顿第二定律，质点必受到产生,a,的外力,F,，且有,F=ma,。此外力也应是大小不变，方向总沿半径指向圆心。使质点产生向心加速度的力，就叫做向心力。向心力大小的计算公式,匀速圆周运动的质点必须受到向心力的作用,向心力的大小不变,方向总沿半径指向圆心,。,返回,飞车走壁,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，人车所受外力,G,与静摩擦力,f,平衡。车轮对墙壁的作用力为,N,，墙壁的反作用力,N,就是人车所需向心力。应有：,当,m,、,r,一定时，,越大，,N,就越大。,火车拐弯,若火车的拐弯处轨道面倾角为,，应有：,当,r,、,一定时，车以相应速度,v,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作用。但若车速,v,v,，则仍需外轨对车有向内的推力 ，若车速过大，,F,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,v,v,，则内轨需使用向外的推力 。,返回,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，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，且总保持互相垂直。,水平元盘绕轴转动时,盘上静止物体做圆周运动所需的向心力就是静摩擦力,f,(,重力,G,与支持力,N,抵消,),。,圆锥摆的摆球在水平面上做匀速圆周运动时，所收的向心力就是重力,G,与拉力,T,的合外力，,F,合,=,F,向。,返回,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，在圆轨道最高点线速度,v1,v1,，则,N1,0,。若,v1,mg,，故处于“超重状态”。,翻山车的圆周运动,水流星的圆周运动,返回,硬杆连接的小球在最低点总是受杆的拉力,T2,mg,。而在最高点时，当,v1,v1,时，杆对球有拉力,T1,，当,v1,v1,时，杆对球有支持力,-,T1,（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恒定律，也就是,：,硬杆连接的物体的圆周运动,返回,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,m,、,r,、,一定，向心力,F,=,m,2,r,，如果,增大，则,F,也增大，,F,增大到一定程度，绳会被拉断，致使,F,=0,，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,F,小于它做圆周运动的所需的向心力，即,F,m,2,r,，小球也要沿一条曲线运动，而且离圆心越来越远。,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。,返回,例题：,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,2,倍大轮上一点,S,离转轴,O1,的距离是半径的,1/3,，当大轮边上,P,点的向心加速度是,0.6,m,/,s,2,时，大轮上的,S,点和小轮边缘上的,Q,点向心加速度各多大？,返回,