高一物理圓周運(yùn)動(dòng)?一般地,將作圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力分解為徑向分力(使物體保持圓軌道運(yùn)動(dòng))和切向分力(使物體速度發(fā)生變化)。 向心力的大小由運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度決定。 繩子末端的物體在這種情況下,受到的力量可以分為徑向分力和切線分力。徑向分力可以指向中心也可以向外。那么,高一物理圓周運(yùn)動(dòng)?一起來(lái)了解一下吧。
考慮一個(gè)在圓周上運(yùn)動(dòng)的物體,其受到的拉力不做功。根據(jù)機(jī)械能守恒原理,物體在最低點(diǎn)的速率為v,半徑為r。在最低點(diǎn),物體的動(dòng)能等于其勢(shì)能加上重力勢(shì)能。這給出等式:(1/2)m[(√5)v]2 = (1/2)mv2 + mg(2r)。簡(jiǎn)化后得到v2 = gr,即物體在最低點(diǎn)的速率平方等于重力加速度g與半徑r的乘積。
在最高點(diǎn),繩子對(duì)物體的拉力為T(mén)1,而在最低點(diǎn),拉力為T(mén)2。在最高點(diǎn)時(shí),拉力T1等于物體的速率平方除以半徑減去重力。最低點(diǎn)的拉力T2等于物體的速率平方乘以5除以半徑加上重力。T2和T1之間的差值為4mv2 + 2mg。將v2 = gr代入此表達(dá)式,得到T2-T1 = 6mg。由此可知,在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí),物體受到的拉力差為重力的6倍。
圓周運(yùn)動(dòng)這張關(guān)鍵是會(huì)受力分析找到向心力。
受力分析,正交分解坐標(biāo)軸選擇切線方向和法線方向,切線方向的力產(chǎn)生了切向的加速度(與速度同向)是改變速度大小的,法線方向(與速度垂直的方向,既半徑方向)的力產(chǎn)生了法線方向的加速度,是改變運(yùn)動(dòng)方向的。法線方向的合力就是向心力,法線方向的加速度就是向心加速度。
另外你去理解一下,當(dāng)法線方向的合力不足提供所需向心力時(shí),物體會(huì)遠(yuǎn)離圓心做離心運(yùn)動(dòng),當(dāng)法線方向的合力比所需向心力大時(shí),物體做靠近圓心的運(yùn)動(dòng)。
高中物理中圓周運(yùn)動(dòng)就兩大類,幾個(gè)模型。
第一類:水平面上的圓周運(yùn)動(dòng)(往往是勻速圓周運(yùn)動(dòng))
例如:車(chē)輛轉(zhuǎn)彎,圓錐擺等。
第二類:豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)(往往是變速圓周運(yùn)動(dòng))
典型:繩桿模型
注意最高點(diǎn)的臨界速度,繩模型根號(hào)gr,桿模型0
把這幾個(gè)模型搞清楚,動(dòng)力學(xué)原因搞清楚就沒(méi)什么問(wèn)題了。
答,因?yàn)榻撬俣榷鹊扔?轉(zhuǎn)過(guò)的角度除以時(shí)間,所以w1等于w2
由公式F等于mrw的平方得 F1大于F2,又因?yàn)槔εc重力的合力為F,所以T1大于T2
勻速圓周運(yùn)動(dòng)
1.線速度V=s/t=2πR/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V^2/R=ω^2R=(2π/T)^2R 4.向心力F心=Mv^2/R=mω^2*R=m(2π/T)^2*R
5.周期與頻率T=1/f 6.角速度與線速度的關(guān)系V=ωR
7.角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系ω=2πn (此處頻率與轉(zhuǎn)速意義相同)
8.主要物理量及單位: 弧長(zhǎng)(S):米(m) 角度(Φ):弧度(rad) 頻率(f):赫(Hz)
周期(T):秒(s) 轉(zhuǎn)速(n):r/s 半徑(R):米(m) 線速度(V):m/s
角速度(ω):rad/s 向心加速度:m/s2
注:(1)向心力可以由具體某個(gè)力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直。(2)做勻速度圓周運(yùn)動(dòng)的物體,其向心力等于合力,并且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動(dòng)能保持不變,但動(dòng)量不斷改變。
對(duì)于高一物理中的勻速圓周運(yùn)動(dòng),首先需要對(duì)小球在最高點(diǎn)的受力進(jìn)行分析。在最高點(diǎn),小球受到的力主要有重力和繩的拉力。當(dāng)繩的拉力為零時(shí),即為小球所需的最小速度狀態(tài)。
在此狀態(tài)中,重力等于向心力,即 mg=mv2/r 。其中,m為小球質(zhì)量,g為重力加速度,v為小球速度,r為圓周軌道半徑。由此可以解得小球在繩的拉力為零時(shí)的最小速度。
將給定的g=10 m/s2,r=0.3 m代入公式,計(jì)算得 v=(gr)^(1/2)=(10*0.3)^(1/2)=√3 米/秒 。因此,當(dāng)繩的拉力為零時(shí),小球的速度為√3米/秒。
此時(shí),繩對(duì)小球的作用力為零,這意味著小球僅受重力作用,沿著圓周軌道勻速運(yùn)動(dòng)。這樣的狀態(tài)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài),即繩的拉力為零時(shí),小球所需達(dá)到的最小速度。
以上就是高一物理圓周運(yùn)動(dòng)的全部?jī)?nèi)容,考慮一個(gè)在圓周上運(yùn)動(dòng)的物體,其受到的拉力不做功。根據(jù)機(jī)械能守恒原理,物體在最低點(diǎn)的速率為v,半徑為r。在最低點(diǎn),物體的動(dòng)能等于其勢(shì)能加上重力勢(shì)能。這給出等式:(1/2)m[(√5)v]2 = (1/2)mv2 + mg(2r)。簡(jiǎn)化后得到v2 = gr。