高中物理必修二 圆周运动

高中物理必修二圆周运动一章。此思维导读主要以概念为主，框架结构分明，适合同学们对概念的区分及更深层次的理解!

圆周运动---OJR

• 概念
  • 质点的运动轨迹是圆或圆的一部分的运动
  • 匀速圆周运动
    • 质点沿圆周运动，在相等的时间内通过的圆弧长度相等的运动。
• 匀速圆周运动
  • 性质
    • 变速圆周运动（匀速率圆周运动）
  • 线速度v
    • 定义：质点做圆周运动通过的弧长L和所用的时间t的比值。
    • 线速度是矢量
      • 大小： （不变）
      • 方向：沿切线方向（时刻变化）
    • 物理意义：描述质点沿圆周运动快慢。
  • 角速度 （不变）
    • 定义：质点所在半径转过的角度 和所用时间t的比值。
    • 角速度是矢量
      • 大小： ;单位：弧度/秒(rad/s)
      • 方向：有但不讨论
    • 物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢。
  • 周期T:质点沿圆周运动一周所需要的时间，SI单位s。
  • 频率f：单位时间内质点完成周期性运动的次数，单位Hz
  • 转速n:单位时间内质点转过的圈数，单位：转/秒（r/s）
  • 向心加速度
    • 加速度的大小表示速度矢量（方向及大小）变化的快慢；加速度的方向表示速度变化的方向。
    • 向心加速度的大小描述（不是等于）线速度方向变化的快慢；向心加速度的方向描述线速度变化的方向。
    • 推导的结论：1.在某个时间段内，速度方向变化的角度等于这段时间内半径扫过的圆心角。2.速度方向变化的变化率等于角速度的大小。
• 实例
  • 过山车
    • "顺利通过最高点"：重力必须全部提供向心力（安全带对人没有作用力）
• 常见传动装置及其特点
  • 皮带传动：轮与皮带之间不打滑。轮边缘和皮带上各点线速度大小相等，转动方向相同
  • 纸轮传动：两个齿轮转动时轮齿啮合不打滑，齿轮边缘上各点线速度大小相等，转动方向相反
  • 同轴传动：装置中除轴外各点角速度，周期均相同，且转动方向相同。
  • 变速自行车的变速
    • 同轴转动时， 。通过调整圆周运动的半径来调节自行车的速度。
    • 同一链条带动时， 。通过调整半径来调节角速度，起到省力的作用。
• 临界问题
  • 水平面内的临界问题
    • 与摩擦力有关的临界值问题
      • 物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间的弹力恰好为零。
    • 与弹力有关的临界问题
      • 接触面上压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零。
      • 绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等。
• 离心运动
  • 当物体所受的向心力突然变为0时，物体沿切线方向运动（或说沿与半径垂直的方向运动）
  • 当物体沿半径方向所提供的力小于所需的向心力时（这可能是物体的转速变快引起的），物体离圆心的距离会变大，也是离心运动。同这时，运动方向与半径的夹角 是一个钝角。（物体并不是沿半径方向向外运动！）
  • 当转盘的转速不断增大，物体滑动时，它的运动方向相对转盘沿半径背离圆心。
    • 物体与转盘切向速度相同，以转盘为参考系时，物体的切向相对速度为0，因为向心力不够，物体相对转盘会沿半径向外的运动（即径向运动）