高中物理【圆周运动】知识点、规律总结

7．因为“绳”和“杆”施力特点不同，竖直平面内的圆周运动中“绳”模型和“杆” 模型在最高点的最小速度是不同的．
考点一 圆周运动的运动学分析 1．圆周运动各物理量间的关系
自主学习
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2．常见的三类传动方式及特点 (1)皮带传动：如图甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大 小相等，即 vA＝vB.
3．当 v 一定时，a 与 r 成反比；当 ω 一定时，a 与 r 成正比． 4．向心力是效果力，在分析完物体受到的重力、弹力、摩擦力等性质力后，不能 另外添加一个向心力．
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5．物体做匀速圆周运动还是偏离圆形轨道完全是由实际提供的向心力和所需的向 心力间的大小关系决定的．
6．皮带传动和摩擦传动装置中两轮边缘线速度大小相等，而同轴传动装置中两轮 角速度相等．
向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是
几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力．
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2．运动模型 运动模型
飞机水平转弯
火车转弯
向心力的来源图示
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运动模型 圆锥摆
飞车走壁
向心力的来源图示
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运动模型 汽车在水平路面转弯
水平转台(光滑)
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三、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．
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3．受力特点 (1)当 F ＝mω2r 时，物体做匀速圆周运动，如图所示．
(2)摩擦传动和齿轮传动：如图丙、丁所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时， 两轮边缘线速度大小相等，即 vA＝vB.
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(3)同轴传动：如图戊、己所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB， 由 v＝ωr 知 v 与 r 成正比．
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考点二 圆周运动的动力学问题
师生互动
1．向心力的来源
mg±FN＝mvr2
FT＝0，即 mg＝mvr2，得 v＝ gr
v＝0，即 F 向＝0， 此时 FN＝mg
物体能否过最高点的临界点 FN 表现为拉力还是支持力的临界点
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【总结提升】 在解答竖直平面内物体的圆周运动问题时，首先要确定是属于轻 “绳”模型，还是轻“杆”模型，然后注意区分两者在最高点的最小速度要求，区分绳 与杆的施力特点，必要时还要根据牛顿运动定律列式求解．
(2)当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出． (3)当 F<mω2r 时，物体逐渐远离圆心，F 为实际提供的向心力.
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1．线速度侧重于描述物体沿圆弧运动的快慢，角速度侧重于描述物体绕圆心转动 的快慢．
2．当 r 一定时，v 与 ω 成正比；当 ω 一定时，v 与 r 成正比；当 v 一定时，ω 与 r 圆周运动及其描述 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)速度特点：速度的大小_不__变___，方向始终与半径垂直．
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2．描述圆周运动的物理量 意义
(1)描述做圆周运动的物体运动_快__慢___的物理量 线速度(v) (2)是矢量，方向和半径垂直，沿圆周切线方向 角速度(ω) (1)描述物体绕圆心_转__动___快慢的物理量
公式/单位 T＝2vπr＝2ωπ
单位：s n＝T1，单位：r/s an＝vr2＝__ω__2r___
单位：m/s2
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二、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：Fn＝man＝mvr2＝__m__rω__2___＝mr4Tπ22＝mr4π2n2＝mωv. 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．
向心力的来源图示
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【题后反思】 “一、二、三、四”求解圆周运动问题
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考点三 竖直面内的圆周运动 轻“绳”模型
多维探究 轻“杆”模型
情景图示
弹力特征
弹力可能向下，可能向上，也可能 弹力可能向下，也可能等于零
等于零
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轻“绳”模型
轻“杆”模型
受力示意图
力学方程 临界特征 v＝ gr的意义
mg＋FT＝mvr2
(2)是矢量(中学阶段不研究方向)
公式/单位 v＝ΔΔst＝2Tπr＝2πrn
单位：m/s ω＝ΔΔθt ＝2Tπ＝2πn 单位：___r_a_d_/s______
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意义
周期和转 物体沿圆周运动_一__周___的时间叫周期，单位时间内 速(T/n) 转过的圈数叫转速
向心加速 (1)描述速度_方__向___变化快慢的物理量 度(an) (2)方向指向圆心