1.運動條件
做勻速圓周運動的充要條件是:
具有初速度(初速度不爲零)
始終受到大小不變,方向垂直於速度方向,且在速度方向同一側的合外力。
2.計算公式
1)v(線速度)=ΔS/Δt=2πr/T=ωr=2πrn(S代表弧長,t代表時間,r代表半徑,n代表轉速)
2)ω(角速度)=Δθ/Δt=2π/T=2πn(θ表示角度或者弧度)
3)T(週期)=2πr/v=2π/ω=1/n
4)n(轉速)=1/T=v/2πr=ω/2π
5)Fn(向心力)=mrω=mv/r=mr4π/T=mr4πn
6)an(向心加速度)=rω=v/r=r4π/T=r4πn
7)vmin=√gr(過最高點時的條件)
8)fmin(過最高點時的對杆的壓力)=mg-(有杆支撐)
9)fmax(過最低點時的對杆的拉力)=mg+(有杆)
3.勻速圓周運動的物理量
線速度v
①意義:描述質點沿圓弧運動的快慢的物理量,線速度越大,質點沿圓弧運動越快。
②定義:線速度的大小等於質點通過的弧長s與所用時間t的比值。
③單位:m/s。
④矢量:方向在圓周各點的切線方向上。
⑤就是物體做勻速圓周運動的瞬時速度。
⑥質點做勻速圓周運動時,線速度大小不變,但方向時刻在改變,故其線速度不是
恆矢量。
⑦邊緣相連接的.物體,線速度相同。
角速度ω
①定義:連接質點和圓心的半徑(動半徑)轉過的角度跟所用時間的比值,叫做勻速圓周運動的角速度。
②單位:rad/s(弧度每秒)。
③矢量(中學階段不討論,用右手定則<安培定則>可判斷方向,例如:當其在水平面上順時針轉動時角速度方向豎直向下)。
④質點做勻速圓周運動時,角速度ω恆定不變。
⑤同一物體上任意兩點,除旋轉中心外,角速度相同。
週期T
①定義:做勻速圓周運動的物體運動一週所用的時間叫做週期。
②單位:s(秒)。
③標量:只有大小。
④意義:定量描述勻速圓周運動的快慢。半徑相等時,週期長說明運動得慢,週期短說明運動得快。
⑤質點做勻速圓周運動時,週期恆定不變。
頻率f
①定義:週期的倒數(每秒內完成周期性運動的次數)叫頻率。
②單位:Hz(赫)。
③標量:只有大小。
④意義:定量描述勻速圓周運動的快慢,頻率高說明運動得快,頻率低說明運動得慢。
⑤質點做勻速圓周運動時,頻率恆定不變。
轉速n
①定義:做勻速圓周運動的質點每秒轉過的圈數。
②單位:在國際單位制中爲r/s(轉每秒);常用單位爲r/min(轉每分)。1r/s=60r/min。
(注:r=round英:圈,圈數)
③標量:只有大小。
④意義:實際中定量描述勻速圓周運動的快慢,轉速高說明運動得快,轉速低說明運動得慢。
⑤質點作勻速圓周運動時,轉速恆定不變。
注:(1)向心力可以由某個具體力提供,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,指向圓心;
(2)做勻速圓周運動的物體,其向心力等於合力,並且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動能保持不變,向心力不做功,但動量不斷改變。