一、圆周运动的基本参数
二、匀速与变速圆周运动的区分
1.匀速圆周运动
(1)概念界定:指物体在运动过程中线速度的模值保持恒定的圆周运动形式。
(2)运动特性:具有恒定的向心加速度大小,但加速度方向始终指向圆心,属于变加速曲线运动。
(3)运动成立条件
需要满足合外力大小恒定,且力的方向始终垂直于瞬时速度方向,同时指向圆心。
2.非匀速圆周运动
(1)运动特征:线速度的模值和方向均发生变化的圆周运动形式。
(2)受力分析
三、离心现象的物理本质
1.运动机理:做圆周运动的物体由于保持原有运动状态的惯性,总是表现出沿圆周切线方向运动的趋势。
2.受力特征(如图所示)
考点一 圆周运动中的运动学要素分析
描述圆周运动的物理量主要包括线速度、角速度、运动周期、频率、转速、向心加速度以及向心力等参数,现就这些参数进行对比分析:
★核心要点★
1.传动系统的类型
(1)高中阶段主要接触的传动方式包括:①皮带传动(传动过程中两接触轮边缘线速度大小相等);②同轴传动(共轴转动部件的各点角速度相同);③齿轮传动(啮合齿轮边缘线速度大小相等);④摩擦传动(无相对打滑的接触面间线速度大小相等).
(2)传动系统的特性:(1)同轴传动系统:具有共同旋转轴的部件上所有点的角速度值相同;(2)皮带传动、齿轮传动和摩擦传动系统:在传动过程中,皮带(或齿轮)接触界面上的各点线速度模值相等。
2.圆周运动各参数的关联关系
考点二 圆周运动中的动力学原理
2.向心力的确定方法
(1)确定圆周轨迹所在的平面,并准确定位圆心的空间位置.
(2)系统分析物体的受力状态,沿半径方向指向圆心的所有力的矢量和即为向心力.
★核心要点★
解决圆周运动问题的基本步骤
(1)仔细审题,明确研究对象;
(2)分析物体的运动状态,包括线速度、角速度、周期、运动平面、圆心位置及半径等要素;
(4)应用牛顿运动定律及向心力公式建立方程组.
考点三 竖直面内圆周运动的绳与杆约束模型
1.在竖直面内执行圆周运动的物体,根据最高点处的受力状态可分为两类:一类是缺乏支撑结构(例如悬挂的球体、内轨道运行的过山车等),称为“绳(环)约束模型”;另一类是具有支撑结构(如杆连接的球体、弯管内运动的物体等),称为“杆(管道)约束模型”.
2.绳、杆模型中的临界状态分析
★核心要点★