物理2第五章曲线运动课件.doc

1知识结构 曲 线 运 动 速度方向 --切线方向 运动性质 --变速运动 条件 合力方向与初速度方向不在同一直线上 特例 平 抛 匀速圆周运动 研究方法 --运动的合成与分解 平行四边形定则 运动的等时性，独立性、等效性 条件： 只受重力 有水平初速度 规律： 水平方向：匀速直线运动 竖直方向：自由落体运动 飞行时间：只取决于高度 运动性质：匀变速运动 描述运动的物理量 线速度 角速度 周期 频率 转速 向心加速度 运动性质： 变速曲线运动 条件： 合外力提供向心力 合外力不足以提供向心力 ----离心运动 2．平抛运动： ⑴ 物体只在重力作用下，初速度沿水平方向的抛体运动叫平抛运动。⑵ 平抛运动可以看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。 （轨迹方程） 3．平抛运动的特点：（1）加速度a=g恒定，方向竖直向下。所以平抛运动是匀变速运动。（2）运动轨迹是抛物线。 这是一个抛物线方程。 （3）平抛物体在t秒末时的水平分速度vx和竖直分速度vy分别为vx=v0，vy=gt a.求出合速度的大小和方向 θ角 v= tanθ= b.求出合位移的大小和方向 φ角 tanθ=2 tanφ 位移公式：x=v0t y=gt2 s= tanφ= 4．圆周运动：质点运动轨迹为一个圆，即质点做圆周运动。 线速度：物体在某时间内通过的弧长与所用时间的比值，其方向在圆周的切线方向上。 表达式： 角速度：物体在某段时间内通过的角度与所用时间的比值。 表达式：，其单位为弧度每秒，。 周期：匀速运动的物体运动一周所用的时间。 频率：，单位：赫兹(HZ) 线速度、角速度、周期间的关系：。 ω===2πn v===2πrn 向心加速度： a=ω2r===ωv方向总与运动方向垂直。 向心力：Fn=ma=mω2r=m=m=mωv 方向总与运动方向垂直。 5．匀速圆周运动：(1)质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度都相等，这种运动就叫做匀速圆周运动。 注意：a.匀速圆周运动不是匀速运动, 是变速运动，是曲线运动,因为速度方向不断变化，大小不；b.不是匀加速运动，而是变加速运动，因为线速度方向时刻在变化，向心加速度方向时刻沿半径指向圆心，时刻??化。 匀速圆周运动中，角速度ω、周期T、转速n、速率、动能是不变的物理量。 线速度v、加速度a、合外力F、动量P是不断变化的物理量。 (2)做匀速圆周运动的物体，加速度方向指向圆心，这个加速度叫向心加速度。 大小： 方向：指向圆心。 向心加速度是描述匀速圆周运动中物体线速度变化快慢的物理量 向心力即产生向心加速度的力。 (3)向心力的方向：指向圆心，与线速度的方向垂直。 向心力的大小：做匀速圆周运动所需的向心力的大小为 向心力的作用：只改变速度的方向，不改变速度的大小。 向心力是效果力。在对物体进行受力分析时，不能认为物体多受了个向心力。向心力是物体受到的某一个力或某一个力的分力或某几个力的合力. 必须强调指出： 使物体做匀速圆周运动的向心力，不是什么特殊的力，任何一种力或几种力的合力，只要它能使物体产生向心的加速度，它就是物体所受的向心力。 6. 生活中的圆周运动 (1)凡是直接用皮带传动（包括链条传动、摩擦传动）的两个轮子，两轮边缘上各点的线速度大小相等；凡是同一个轮轴上（各个轮都绕同一根轴同步转动）的各点角速度相等（轴上的点除外）。 (2)离心运动： F＜(即实际提供的向心力小于需要的向心力，此时做离心运动) 实例：洗衣机、无缝钢管 （3）竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类 绳 F G G F 由于机械能守恒，物体做圆周运动的速率时刻在改变，物体在最高点处的速率最小，在最低点处的速率最大。物体在最低点处向心力向上，而重力向下，所以弹力必然向上且大于重力；而在最高点处，向心力向下，重力也向下，所以弹力的方向就不能确定了，要分三种情况进行讨论。 ⑴弹力只可能向下，如绳拉球。这种情况下有 即，否则不能通过最高点。 ***只能提供拉力，物体通过最高点的条件： ⑵弹力只可能向上，如车过桥。在这种情况下有：，否则车将离开桥面，做平抛运动。 ***只能提供支持力，物体通过最高点的条件： ⑶弹力既可能向上又可能向下，如管内转（或杆连球、环穿珠）。这种情况下，速度大小v可以取任意值。但可以进一步讨论：①当时物体受到的弹力必然是向下的；当时物体受到的弹力必然是向上的；当时物体受到的弹力恰好为零。②当弹力大小Fmg时，向心力有两解：mg±F；当弹力大小Fmg时，向心力只有一解：F +mg；当弹力F=mg时，向心力等于零。 实例：铁路的转弯、航天器中的失重