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(每日一题)匀速圆周运动的速度与平均速度

更新时间:2024-01-09 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

一、线速率vDR物理好资源网(原物理ok网)

1、大小:等于做圆周运动的物体通过的弦长△vDR物理好资源网(原物理ok网)

与所需时间△vDR物理好资源网(原物理ok网)

的比值。vDR物理好资源网(原物理ok网)

2、公式:vDR物理好资源网(原物理ok网)

3、意义:描述做圆周运动的物体的运动快慢。vDR物理好资源网(原物理ok网)

4、方向:物体在某一时刻或某一位置的线速率方向就是弧形上该点的切线方向。vDR物理好资源网(原物理ok网)

5、匀速圆周运动vDR物理好资源网(原物理ok网)

(1)定义:物体顺着圆周运动,但是线速率的大小处处相等,这些运动称作匀速圆周运动。vDR物理好资源网(原物理ok网)

(2)由于线速率大小不变,故弦长与对应时间的比值不变。vDR物理好资源网(原物理ok网)

(3)匀速圆周运动是变速运动,故有加速度。所以做匀速圆周运动的物体遭到的合外力肯定不等于零。vDR物理好资源网(原物理ok网)

注:(1)线速率有大小、有方向,是矢量,与曲线运动方向一致。vDR物理好资源网(原物理ok网)

(2)做圆周运动时,线速率的方向在时刻变化,因而它仍是一种变速运动。“匀速”仅指线速率的大小不变。vDR物理好资源网(原物理ok网)

例1:关于匀速圆周运动的说法中,正确的是vDR物理好资源网(原物理ok网)

A.匀速圆周运动是匀速运动vDR物理好资源网(原物理ok网)

B.匀速圆周运动是变速运动vDR物理好资源网(原物理ok网)

C.匀速圆周运动中速率恒定vDR物理好资源网(原物理ok网)

D.匀速圆周运动中平均速度与平均速率相同vDR物理好资源网(原物理ok网)

解析:由于匀速圆周运动首先是曲线运动,因而,其速率方向每点都应当沿该点的切线指向运动方向高三物理圆周运动,所以速率是变化的,即匀速圆周运动是变速运动,则B对,A错。匀速圆周运动的速率大小恒定,即速度恒定,则C错。而平均速度=路程/时间,平均速率=位移/时间,如图所示,匀速圆周运动从vDR物理好资源网(原物理ok网)

起计时,经过时间vDR物理好资源网(原物理ok网)

抵达vDR物理好资源网(原物理ok网)

点。路程指vDR物理好资源网(原物理ok网)

vDR物理好资源网(原物理ok网)

间的弧形长,而位移指从vDR物理好资源网(原物理ok网)

指向vDR物理好资源网(原物理ok网)

的有向线段,其实平均速度与平均速率不一致,D错。vDR物理好资源网(原物理ok网)

答案:BvDR物理好资源网(原物理ok网)

二、角速率vDR物理好资源网(原物理ok网)

1、大小:等于联接运动物体和圆心的直径转过的角度vDR物理好资源网(原物理ok网)

和所用时间△vDR物理好资源网(原物理ok网)

的比值。vDR物理好资源网(原物理ok网)

2、公式:vDR物理好资源网(原物理ok网)

3、意义:描述物体绕圆心转动的快慢。角速率越大,表明物体绕圆心转动得越快。vDR物理好资源网(原物理ok网)

4、匀速圆周运动是角速率不变的圆周运动vDR物理好资源网(原物理ok网)

由于物体做匀速圆周运动时,在单位时间内所通过的弦长相等,因而,在单位时间内转动的角度也就相等。vDR物理好资源网(原物理ok网)

5、角速率的单位vDR物理好资源网(原物理ok网)

(1)国际单位:弧度每秒,符号:rad/s或rad·s-1vDR物理好资源网(原物理ok网)

(2)常用单位vDR物理好资源网(原物理ok网)

怠速:物体在单位时间所转过的圈数,符号:nvDR物理好资源网(原物理ok网)

单位:转每秒,符号:r/s;或则转每分,符号:r/minvDR物理好资源网(原物理ok网)

(3)换算关系vDR物理好资源网(原物理ok网)

1r/s=2vDR物理好资源网(原物理ok网)

rad/s1r/min=vDR物理好资源网(原物理ok网)

r/s=vDR物理好资源网(原物理ok网)

rad/svDR物理好资源网(原物理ok网)

三、周期vDR物理好资源网(原物理ok网)

1、定义:做匀速圆周运动的物体,经过一周所用的时间。符号T,国际单位:秒vDR物理好资源网(原物理ok网)

2、意义:描述物体做匀速圆周运动的快慢。vDR物理好资源网(原物理ok网)

周期长说明物体运动得慢,周期短说明物体运动得快vDR物理好资源网(原物理ok网)

3、周期与频度的关系vDR物理好资源网(原物理ok网)

(1)频度是指做匀速圆周运动的物体在1s内转过的圈数,用vDR物理好资源网(原物理ok网)

表示。vDR物理好资源网(原物理ok网)

单位:转/秒(或赫兹)符号:r/s(或Hz)vDR物理好资源网(原物理ok网)

(2)周期与频度互为倒数,即vDR物理好资源网(原物理ok网)

频度高说明物体运动得快,频度低说明物体运动得慢。vDR物理好资源网(原物理ok网)

例2:关于匀速圆周运动的说法中,正确的是vDR物理好资源网(原物理ok网)

A.匀速圆周运动是匀速运动,线速率不变vDR物理好资源网(原物理ok网)

B.角速率不变vDR物理好资源网(原物理ok网)

C.周期不变vDR物理好资源网(原物理ok网)

D.加速度为零vDR物理好资源网(原物理ok网)

解析:对于匀速圆周运动,其某时刻瞬时速率的方向沿该点的切线方向,所以线速率方向时刻变化,大小不变,所以A错.既然速率变化,则有加速度存在,不为零,则D错高三物理圆周运动,B、C是匀速圆周运动的性质,是正确的。vDR物理好资源网(原物理ok网)

答案:BCvDR物理好资源网(原物理ok网)

四、线速率跟角速率的关系vDR物理好资源网(原物理ok网)

1、在圆周运动中,线速率的大小等于直径与角速率大小的乘积。vDR物理好资源网(原物理ok网)

在图中,设物体做圆周运动的直径为vDR物理好资源网(原物理ok网)

,由A运动到B的时间为△vDR物理好资源网(原物理ok网)

,AB弦长为△vDR物理好资源网(原物理ok网)

,AB弧对应的圆心角为vDR物理好资源网(原物理ok网)

,当vDR物理好资源网(原物理ok网)

以弧度为单位时,vDR物理好资源网(原物理ok网)

,即vDR物理好资源网(原物理ok网)

因为vDR物理好资源网(原物理ok网)

vDR物理好资源网(原物理ok网)

,代入上式后得到vDR物理好资源网(原物理ok网)

上式说明:当直径一定时,线速率与角速率成反比;当角速率一定时,线速率与直径成反比。vDR物理好资源网(原物理ok网)

2、线速率、角速率和周期、频率之间的关系vDR物理好资源网(原物理ok网)

设物体沿直径为vDR物理好资源网(原物理ok网)

的圆周做匀速圆周运动,则一个周期T内转过的弦长为vDR物理好资源网(原物理ok网)

,转过的角度为vDR物理好资源网(原物理ok网)

,所以线速率和角速率分别为:vDR物理好资源网(原物理ok网)

由第二个关系式可以看出:物体做圆周运动时,角速率越大,周期越小;频度越大,物体转动得越快;反之,则越慢。vDR物理好资源网(原物理ok网)

例3:如图所示,单车的大蜗杆、小蜗杆、后轮是互相关联的三个转动部份,行驶时,这三个轮子上各点在做圆周运动。这么,什么点运动得更快些?vDR物理好资源网(原物理ok网)

剖析:在剖析传动装置的各化学量之间的关系时,要首先明晰哪些量是相等的,哪些量是不等的。在一般情况下,同轴的各点角速率vDR物理好资源网(原物理ok网)

、转速vDR物理好资源网(原物理ok网)

和周期T相等,而线速率vDR物理好资源网(原物理ok网)

与直径成反比。在觉得皮带不跑偏的情况下,传动皮带和与皮带联接的轮子的边沿的各点线速率的大小相等,而角速率vDR物理好资源网(原物理ok网)

与直径成正比。vDR物理好资源网(原物理ok网)

解析:大蜗杆通过链条推动小蜗杆,为此,大小蜗杆的轮边沿上各点线速率大小相等。但小蜗杆的角速率比大蜗杆的要大一些。小蜗杆与前轮共轴,当小蜗杆带着前轮转动时,二者角速率相等,但前轮直径很大,故前轮边沿的各点线速率最大。vDR物理好资源网(原物理ok网)

例4:图为一皮带传动装置,大轮与小轮固定在同一根轴上,小轮与另中学等大小的轮之间用皮带相连,它们的直径之比是1:2:3。A、B、C分别为轮子边沿上的三点,这么三点线速率之比vDR物理好资源网(原物理ok网)

=;角速率之比vDR物理好资源网(原物理ok网)

=;转动周期之比vDR物理好资源网(原物理ok网)

解析:由图可知,A、B两点线速率相等,A、C两点角速率相等.又vDR物理好资源网(原物理ok网)

可得:vDR物理好资源网(原物理ok网)

,所以vDR物理好资源网(原物理ok网)

=1:1:3;又可得vDR物理好资源网(原物理ok网)

,有vDR物理好资源网(原物理ok网)

=2:1:2;因vDR物理好资源网(原物理ok网)

vDR物理好资源网(原物理ok网)

=1:2:1vDR物理好资源网(原物理ok网)

五、圆周运动须要向心力和向心加速度vDR物理好资源网(原物理ok网)

1、圆周运动是变速运动vDR物理好资源网(原物理ok网)

物体做圆周运动时,因为运动方向在不断地改变,所以是变速曲线运动vDR物理好资源网(原物理ok网)

2、圆周运动须要向心力和向心加速度vDR物理好资源网(原物理ok网)

(1)由于是变速运动,就必然存在加速度。因而物体受合外力必不为零vDR物理好资源网(原物理ok网)

(2)物体做曲线运动的条件是:合外力与初速率不在同仍然线上,即加速度与初速率不共线。vDR物理好资源网(原物理ok网)

当物体做匀速圆周运动时,合外力的方向指向圆心,加速度的方向也指向圆心,而且与线速率垂直。vDR物理好资源网(原物理ok网)

当物体做变速圆周运动时,合外力的方向不指向圆心,并且有指向圆心的分力,存在指向圆心的分加速度。vDR物理好资源网(原物理ok网)

六、向心加速度vDR物理好资源网(原物理ok网)

1、加速度的方向vDR物理好资源网(原物理ok网)

做匀速圆周运动的物体,加速度指向圆心,这个加速度称为向心加速度。vDR物理好资源网(原物理ok网)

向心加速度方向时刻变化,故匀速圆周运动是一种变加速运动。vDR物理好资源网(原物理ok网)

2、向心加速度的大小vDR物理好资源网(原物理ok网)

注:(1)向心加速度总指向圆心,方向一直与速率方向垂直,故向心加速度只改变速率的方向,不改变速率的大小,向心加速度的大小表示速率方向改变的快慢。vDR物理好资源网(原物理ok网)

(2)物体做匀速圆周运动时,向心加速度就是物体运动的合加速度,物体做非匀速圆周运动时,合加速度必有一个沿切线方向的份量和指向圆心方向的份量,其指向圆心方向的份量就是向心加速度,此时向心加速度仍满足:vDR物理好资源网(原物理ok网)

(3)向心加速度的几种表达式vDR物理好资源网(原物理ok网)

(4)对向心加速度大小的理解vDR物理好资源网(原物理ok网)

①当匀速圆周运动的直径一定时,向心加速度的大小与角速率的平方成反比,也与线速率的平方成反比。vDR物理好资源网(原物理ok网)

②当角速率一定时,向心加速度与直径成反比。vDR物理好资源网(原物理ok网)

③当线速率一定时,向心加速度与直径成正比。vDR物理好资源网(原物理ok网)

④当直径一定时,向心加速度随频度的降低或周期的减少而减小。vDR物理好资源网(原物理ok网)

例5:对向心加速度的理解,正确的说法是vDR物理好资源网(原物理ok网)

A.向心加速度是描述线速率变化的化学量vDR物理好资源网(原物理ok网)

B.向心加速度只改变线速率的方向,不改变线速率的大小vDR物理好资源网(原物理ok网)

C.向心加速度大小恒定,方向时刻改变vDR物理好资源网(原物理ok网)

D.向心加速度的大小也可以用vDR物理好资源网(原物理ok网)

来估算vDR物理好资源网(原物理ok网)

解析:A错,向心加速度是描述线速率方向变化快慢的数学量。B对。C错,只有匀速圆周运动,向心加速度大小才恒定。D错,vDR物理好资源网(原物理ok网)

只适用于匀变速直线运动。vDR物理好资源网(原物理ok网)

答案:BvDR物理好资源网(原物理ok网)

例6:如图所示,一个球绕中心轴线vDR物理好资源网(原物理ok网)

以角速率ω做匀速圆周转动,则vDR物理好资源网(原物理ok网)

A.a、b两点线速率相同vDR物理好资源网(原物理ok网)

B.a、b两点角速率相同vDR物理好资源网(原物理ok网)

C.若θ=30°,则a、b两点的速率之比vDR物理好资源网(原物理ok网)

D.若θ=30°,则a、b两点的向心加速度之比vDR物理好资源网(原物理ok网)

解析:因为a、b两点在同一球上,因而a、b两点的角速率ω相同,选项B正确。而据vDR物理好资源网(原物理ok网)

可知vDR物理好资源网(原物理ok网)

,选项A错误。由几何关系有vDR物理好资源网(原物理ok网)

,当θ=30°时,vDR物理好资源网(原物理ok网)

,则vDR物理好资源网(原物理ok网)

,选项C正确,由vDR物理好资源网(原物理ok网)

,可知vDR物理好资源网(原物理ok网)

,选项D正确。vDR物理好资源网(原物理ok网)

答案:BCDvDR物理好资源网(原物理ok网)

七、向心力vDR物理好资源网(原物理ok网)

1、定义:做匀速圆周运动的物体遭到指向圆心的合外力的作用,这个合外力称作向心力。vDR物理好资源网(原物理ok网)

2、方向:向心力的方向时刻指向圆心。vDR物理好资源网(原物理ok网)

做匀速圆周运动的物体具有向心加速度,依据牛顿第二定理,这个加速度一定是因为它遭到了指向圆心的合外力的作用。vDR物理好资源网(原物理ok网)

3、公式:vDR物理好资源网(原物理ok网)

依据牛顿第二定理vDR物理好资源网(原物理ok网)

,把向心加速度的公式代入可得:vDR物理好资源网(原物理ok网)

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