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初中物理勻速圓周運(yùn)動(dòng)公式的知識(shí)點(diǎn)
上學(xué)的時(shí)候,大家都背過不少知識(shí)點(diǎn),肯定對(duì)知識(shí)點(diǎn)非常熟悉吧!知識(shí)點(diǎn)也不一定都是文字,數(shù)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)除了定義,同樣重要的公式也可以理解為知識(shí)點(diǎn)。為了幫助大家更高效的學(xué)習(xí),以下是小編為大家收集的初中物理勻速圓周運(yùn)動(dòng)公式的知識(shí)點(diǎn),歡迎大家分享。
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=V/r
3、向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r
4、向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
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。
溫馨提示:做勻速圓周運(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,向心力不做功,但動(dòng)量不斷改變。
向心力公式的推導(dǎo)
用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證向心力公式測(cè)定勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的實(shí)驗(yàn)儀器種類非常多,它們不僅能定性驗(yàn)證,而且也能定量測(cè)定,驗(yàn)證的基本步驟是:
首先,在確定轉(zhuǎn)速、圓周半徑都恒定的前提下,驗(yàn)證向心力與質(zhì)量是不是正比關(guān)系。用來作對(duì)比實(shí)驗(yàn)的兩物體要經(jīng)過嚴(yán)格配重,并且用天平測(cè)量出兩球的質(zhì)量一個(gè)是另一個(gè)的一半,實(shí)驗(yàn)顯示:測(cè)力計(jì)所示的向心力隨著作圓周運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量的加倍而加倍,這就證明了向心力與物體質(zhì)量的正比關(guān)系。其次,在保持質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)半徑都恒定的情況下。由于角速度與轉(zhuǎn)速是正比關(guān)系,所以我們只需要驗(yàn)證向心力與轉(zhuǎn)速的平方是不是正比關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí),轉(zhuǎn)速增加到2倍,從測(cè)力計(jì)上可以看出,在允許的誤差范圍內(nèi),向心力增加到4倍。驗(yàn)證了向心力跟角速度的平方成正比。最后,在保持質(zhì)量、角速度(或轉(zhuǎn)速)都不變的前提下,驗(yàn)證物體進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力與圓周的半徑是不是正比關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí),使運(yùn)動(dòng)半徑增加到2倍,轉(zhuǎn)動(dòng)后,從測(cè)力計(jì)上可以看出向心力也增加到2倍。說明向心力與半徑成正比。
描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量:
線速度v
①意義:描述質(zhì)點(diǎn)沿圓弧運(yùn)動(dòng)的快慢的物理量,線速度越大,質(zhì)點(diǎn)沿圓弧運(yùn)動(dòng)越快。
②定義:線速度的大小等于質(zhì)點(diǎn)通過的弧長(zhǎng)s與所用時(shí)間t的比值。
③單位:m/s。
④矢量:方向在圓周各點(diǎn)的切線方向上。
⑤就是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。
⑥質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度大小不變,但方向時(shí)刻在改變,故其線速度不是
恒矢量。
⑦邊緣相連接的物體,線速度相同。
角速度ω
①定義:連接質(zhì)點(diǎn)和圓心的半徑(動(dòng)半徑)轉(zhuǎn)過的角度跟所用時(shí)間的比值,叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度。
②單位:rad/s(弧度每秒)。
③矢量(中學(xué)階段不討論,用<安培右手定則>可判斷方向,例如:當(dāng)其在水平面上順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)角速度方向豎直向下)。
④質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),角速度ω恒定不變。
⑤同一物體上任意兩點(diǎn),除旋轉(zhuǎn)中心外,角速度相同。
周期T
①定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫做周期。
②單位:s(秒)。
③標(biāo)量:只有大小,沒有方向。
④意義:定量描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。半徑相等時(shí),周期長(zhǎng)說明運(yùn)動(dòng)得慢,周期短說明運(yùn)動(dòng)得快。
⑤質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),周期恒定不變。
頻率f
①定義:周期的倒數(shù)(每秒內(nèi)完成周期性運(yùn)動(dòng)的次數(shù))叫頻率。
②單位:Hz(赫)。
③標(biāo)量:只有大小,沒有方向。
④意義:定量描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢,頻率高說明運(yùn)動(dòng)得快,頻率低說明運(yùn)動(dòng)得慢。
⑤質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),頻率恒定不變。
轉(zhuǎn)速n
①定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。
②單位:在國(guó)際單位制中為r/s(轉(zhuǎn)每秒);常用單位為r/min(轉(zhuǎn)每分)。1r/s=60r/min。
(注:r=round英:圈)
③標(biāo)量:只有大小,沒有方向。
④意義:實(shí)際中定量描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢,轉(zhuǎn)速高說明運(yùn)動(dòng)得快,轉(zhuǎn)速低說明運(yùn)動(dòng)得慢。
⑤質(zhì)點(diǎn)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)速恒定不變。
勻速圓周運(yùn)動(dòng)
一、基本概念
1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)
(1)定義:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)相等,就稱質(zhì)點(diǎn)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
(2)條件:
①有一定的初速度;
②受到一個(gè)大小不變方向始終跟速度垂直的力的作用(即向心力)。
(3)特點(diǎn):速度大小不變,方向時(shí)刻改變。
(4)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量:線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速、頻率。
(5)注意:
①勻速圓周運(yùn)動(dòng)是非勻變速曲線運(yùn)動(dòng);
②“勻速”應(yīng)理解為“勻速率”不能理解為“勻速度”;
③合力不為零,不能稱作平衡狀態(tài)。
2.向心力:
(1)定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的合力指向圓心,叫向心力。
(2)特點(diǎn):指向圓心,大小不變,方向時(shí)刻改變,是變力。F向=F合。
(3)作用:只改變速度大小,不改變方向。
3.向心加速度
(1)定義:由向心力產(chǎn)生的加速度。
(2)特點(diǎn):指向圓心,大小不變,方向時(shí)刻改變,是矢量。
(3)作用:只改變速度大小,不改變方向。
二、主要公式
1.v(線 速 度)=l/t=2πr/T=ωr=2πrf=2πnr(l代表弧長(zhǎng),t代表時(shí)間,r代表半徑,n為頻率,ω為角速度)
2.ω(角 速 度)=θ/t=2π/T=2πf(θ表示角度或者弧度)
3.T(周 期)=2πr/v=2π/ω
4.f(頻 率)=1/T
6.Fn(向心力)=mrω=mv/r=mr4π/T=mr4πf
7.an(向 心 加 速 度)=rω=v/r=r4π/T=r4πn
三、解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)的基本方法
1.選擇研究對(duì)象,根據(jù)轉(zhuǎn)軸確定轉(zhuǎn)動(dòng)圓心,找到半徑。
2.受力分析,找到向心力。
3.根據(jù)向心力公式建立方和求解。
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