在高中物理教学中,圆周运动问题既是一个重点,也是一个难点。 下面,学啦小编就为大家带来高中物理中圆周运动的知识点。 希望对您有所帮助。
高中物理圆周运动知识点
1、圆周运动:质点的运动轨迹为圆周运动。
2、匀速圆周运动:质点的运动轨迹是圆。 在相同的时间内,经过的弧长相等,质点的运动为匀速圆周运动。
3.描述匀速圆周运动的物理量
(1)周期(T):质点完成圆周运动所需要的时间就是周期。
频率(f):1秒内完成圆周运动的次数。 f=
(2)线速度(v):线速度是瞬时速度。 当质点做匀速圆周运动时,其线速度保持不变,但方向始终在变化。 匀速圆周运动是变速运动。
根据瞬时速度v=的定义,当Δt趋近于0时,Δs与对应的弧长(Δl)基本重合,所以v=,匀速圆周运动中,相等时间内经过的弧长相等,则一个很小的弧长与通过这个弧长所花费的时间相等,所以它的线速度v=(其中R是运动物体的轨道半径,T是周期)
(3)角速度(ω):质点做匀速圆周运动时与圆心的连线扫过的角度与所用时间的比值。 ω==,从这个公式我们可以看出,匀速圆周运动是角速度恒定的运动。
4、垂直平面内的圆周运动(非匀速圆周运动)
(1)灯绳一端固定,另一端连接小球(活体小物体)。 小球在垂直平面内做圆周运动,或作垂直圆周轨迹。 一个小球(或小物体)在其内壁上做垂直圆周运动,然后进行计算分析。 结论如下:
① 如果球在圆周上且速度为零,则只能位于水平直径两个端点以下的点。 如果球要到达垂直圆水平直径以上的点,其速度至少必须满足指向圆心的重力方向。 的重量提供向心力
② 当球在垂直圆最低点沿圆周向上运动时,其速度不断减小(重力沿运动方向的分力与速度方向相反,导致球的速度减小),并且球要到达最高点,你必须在最低点有足够的速度才能到达最高点,否则球会在圆周上的某一点(该点必须在水平直径之上)。 当绳子的张力为零时,球将脱离圆形轨道。
(2)物体在杆或圆管的圆周轨道上作垂直面内圆周运动。 虽然物体沿着圆周从最低点移动到最高点,但速度变得越来越小,因为物体会受到杆的拉力和压力(或圆管向内或向外的力)上),因此,物体在圆周上任意一点的速度都可以为零。
(3)物体在垂直圆周的外壁上运动。 这种运动的关键是区分圆周运动和平面运动的条件。 它们的临界状态是物体沿半径方向的重力分量提供向心力。 此时,轨道上的物体没有受力,但物体在轨道上。 该点是物体在圆上的临界点。 若物体处于最高点,mg=,v0=,当v≥v0时,物体将在最高点做水平投掷运动,当v
扩张
垂直平面内的圆周运动只需要讨论和分析最高点和最低点。 由于最高点的向心加速度垂直向下,因此粒子始终处于失重状态; 最低点的向心加速度垂直向上,粒子始终处于失重状态。 它处于超重状态。 从这个角度来说,可以更直观地理解在垂直平面内做圆周运动的质点所受的应力。
当质点在圆形轨道的外圆上时,无论是做平运动还是在最高点做圆周运动,质点与轨道之间的力所对应的速度为零,即为临界速度。 这个临界速度就是圆周上的向心加速度等于重力。 加速度,粒子的速度小于这个速度,受到轨道的支撑。 如果大于这个速度,粒子就会平坦地运动。
生活中的圆周运动
实例分析一
火车是目前长途运输的重要交通工具。 近年来,修建了多条铁路新干线。 导轨相对较直。 转弯时,列车只能依靠与其接触的钢轨提供的向心力。 工字钢轨固定在水泥基础上。 火车的两个车轮都有轮辋。 突出的轮圈一般起到定位的作用。 如果直线轨道转弯,列车只能依靠轨道与轮缘之间的侧向弹力才能转弯。 因为火车速度大,质量大,需要的向心力大。 因此轮缘与钢轨之间的弹性变形也较大,使钢轨容易损坏。 火车转弯时的向心力不是由轮缘和轨道之间的侧面引起的。 它由车轮与履带之间的正弹力提供。 车轮与履带正接触面积大,对履带影响小。 有什么办法可以实现这个目标吗?
在牛顿运动定律中,当放置在光滑斜面上的物体以一定的加速度水平运动时,该物体可以相对于斜面静止。 此时,斜面弹力与物体重力的合力提供了水平方向所需的加速度。 力(也可以认为斜面弹力的垂直分量与物体的重力平衡,水平分量提供物体加速所需的力)。 从这个例子中,我们可以得到的启发是,火车转弯时,轨道面是倾斜的。
设计转弯轨道时,如果将外轨抬高,使轨道平面与水平面成α角,则正压力垂直于轨道平面。 正压力的垂直分量必须与重力平衡,正压力的水平分量必须与重力平衡。 提供向心力,则
mgtanα=mv0=
当火车以速度v0=行驶时,火车轮缘和钢轨两侧没有压力。
列车转弯时,当列车速度v>v0时,即重力与轨道支撑力的合力不足以提供向心力,外轨需要对轮缘施加向内的横向压力外轮补充向心力不足; 当列车速度v0
实例分析二
汽车在平坦路面上转弯时,依靠静摩擦力提供向心力。 在高速公路上,由于汽车的速度比较高,仅靠静摩擦力无法提供向心力。 因此,转弯时路面是倾斜的(倾斜角α),如果汽车依靠重力和路面支撑的合力提供向心力,则对应的速度与火车转弯时相同,对应于原来的速度。速度v0=.
当汽车速度v0≠时,路面增加静摩擦力来补充。
高中物理圆周运动知识点总结
案例三
在杂技表演中,我们看到演员把一个小水桶装满水,然后用一根约1米长的绳子绑住水桶,使水桶在垂直平面内做圆周运动。 桶里的水不流出,桶里的水到最高点时不留在外面是什么原因? 如果水桶无法到达圆周的最高点,而是在圆周上的某一点离开圆周,水会流出来吗? ?
当水桶处于最高点时,水受到重力提供的向心力,水不会流出。 当绳子的张力变为零后,水桶和水一起做抛射运动。 它们的速度和加速度是相同的。 它们相对静止,水不会从桶中流出。 只要杂技演员扔水桶,水就不会离开水桶。 我们一般都是倒水。 如果将盛水的容器与水一起扔掉,水就不会离开容器在空气中。 同理,铲斗在最高点是静止的。 当水桶倒过来时,水就会流出来。 当水和桶一起翻转时,它们移动到最高点。 重力提供加速度。 它们相对静止,没有相位或相互作用。
案例四
汽车过路问题
(1)汽车通过拱桥时,可视为圆周运动。 在最高点时,桥对汽车的支撑力为:
F=G-
又由于汽车对桥的压力和桥对汽车的支撑力是一对作用力和反作用力,且大小相等,所以压力也为:
F=G-
通过上面的分析,我们不难看出:
(2)汽车通过凹桥时,也可以看作圆周运动。 在最低点时,桥梁对汽车的支撑力为:
F=G+
又由于汽车对桥的压力和桥对汽车的支撑力是一对作用力和反作用力,且大小相等,所以压力也为:
F=G+
通过以上分析,我们得出以下结论:
案例五
这架飞机正在进行巡逻,并以匀速圆周运动水平盘旋在城市上空。 可以看到,飞机的机身是倾斜的。 为什么?
当飞机做水平匀速圆周运动时,机身倾斜,空气作用在机身上的合力垂直于机身。 因此,空气对机身的合力和重力提供向心力,所以机身倾斜。
案例六
锥摆问题
“旋转摆动”中电缆与中心轴的角度与哪些因素有关? 当不同体重的人坐在秋千上旋转时,绳索与中心轴的角度是否相同?
“旋转摆动”的运动已被简化,可以看作以下物理模型:质量为 m 的小球系在一条长度为 l 的细线下,将球拉离垂直位置高中物理大圆,使得悬浮线与垂直方向形成角度α,给予球初速度,使球在水平面内做圆周运动,悬浮液旋转形成圆锥面。 这种装置称为圆锥摆。
通过对小球的受力分析,绳索与中心轴的夹角与“旋转摆动”的角速度和绳索的长度有关,而与乘坐者的体重无关它。 当绳索长度一定时,绳索的角速度越大,与中心轴的夹角也越大。
案例研究七
飞船失重:有人说,飞船失重的原因是距离地球太远,从而逃脱了地球引力。 这是错误的。 正是因为地球引力的存在,航天器和其他乘员才有可能绕地球做圆周运动。 这里的分析仅针对圆形轨道。 事实上,任何发动机关闭且没有阻力的飞机内部都是完全失重的环境。
如何学好高中物理
首先,我们要真正理解每一个知识点。
理解的标准是你能够对每个概念和规律回答诸如“什么”、“如何”和“为什么”等问题; 对于一些相似的、容易混淆的知识,一定要能说出它们的联系和本质区别; 能够运用学到的概念和规律进行分析,解决一些具体的物理问题。 为了理解,学生必须做到以下三件事:仔细阅读课本; 仔细听; 并理论联系实际。 课本知识是对前人经验的高度概括和总结。 它准确而简洁。 不是随便读就能理解的。 必须一遍又一遍地阅读和思考。 通过课前阅读,了解知识点、难点、疑点,以便上课时有目的地听。 ,提高学习效率。 课堂上,老师的讲解一般比课本上的更具体、更详细。 仔细听。 一方面可以更好地掌握知识的来龙去脉,加深理解。 另一方面,也要注意学习老师分析问题、解决问题的思路和方法,提高自己的思维能力。 另外,注重实验,理论联系实际也能提高学习效果。 发挥作用的重要途径之一。 这是因为物理知识是从生产、生活和科学实验中总结和概括的,是一门实验性很强的学科。 将理论知识与实践联系起来,不仅可以提高动手能力,而且可以加深对所学知识的印象,加深理解,巩固记忆。
其次,学习物理学,必须掌握物理学独特的思维方式。
中学的物理定律不多,但物理现象和过程却千变万化。 仅仅掌握基本概念和规律是不够的,还必须掌握科学的思维方式。 如假设法、理想化法、等价代入法、孤立法和整体法、独立作用原理和叠加综合原理等。只有掌握科学的思维方法,才能提高我们的推理能力、分析综合能力、分解能力复杂的问题化繁为简,灵活运用所学知识解决物理问题。
第三,实时复习、巩固所学知识。
对于课堂上刚学到的新知识,课后一定要复习它的介绍、分析、总结、结论、应用等,并与大脑中已经存在的类似旧知识进行比较,看看是否有差异。 矛盾,否则说明我们还没有真正理解。 这个时候,你需要重新思考,重新阅读、学习。 在理解所学知识的基础上,立即完成作业。 有余力的学生还可以做一些课外练习,检验自己掌握的知识的准确性高中物理大圆,巩固所学的知识。
第四,适量阅读课外书籍,丰富知识,开阔视野。
实践表明,物理成绩优秀的学生都阅读了大量的课外书。 这是因为不同的书、不同的作者会从不同的角度以不同的方式解释问题。 读者可以从各个方面加深对物理概念和规律的理解,学到许多巧妙、简单的解题思路和方法。 。 我在这方面有亲身经历。 当我获得更多的知识时,我的想法自然会变得生动起来。
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