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1、
勻速圓周運動的快慢的描述
一、考點突破:
知識點
考綱要求
題型
說明
勻速圓周運動快慢的描述
1. 熟練掌握描述勻速圓周運動快慢的物理量的關(guān)系;
2. 掌握兩種典型實例(皮帶傳動和同軸轉(zhuǎn)動的特點)
選擇題、計算題
屬于高頻考點,主要把實際物理問題抽象出圓周運動模型,利用兩種模型的特點進(jìn)行解題,如變速車的傳動及車上發(fā)電機的傳動問題等
二、重難點提示:
重點:掌握兩種典型實例——皮帶傳動和同軸轉(zhuǎn)動的特點。
難點:利用各物理量在兩種模型中的比例關(guān)系解決問題。
一、描述圓周運動快慢的物理量
物理量
大小
方向
國際單位
物理意義
2、定義
線速度v
v=s/t(s—弧長)
v=2 π r/T
沿圓周的切線方向
m/s
表示質(zhì)點沿圓周運動的快慢
物體沿圓周通過的弧長與所用時間的比值
角速度ω
ω=θ/t
ω=2 π /T
有
rad/s
表示質(zhì)點轉(zhuǎn)動的快慢
運動物體與圓心連線掃過的角的弧度數(shù)與所用時間的比值
周期T
T==1/f
標(biāo)量
s
表示質(zhì)點轉(zhuǎn)動的快慢
物體沿圓周運動一周所用的時間
頻率f
f=1/T
標(biāo)量
Hz
表示質(zhì)點轉(zhuǎn)動的快慢
物體單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)
轉(zhuǎn)速n
n=f=1/T
標(biāo)量
r/s
表示質(zhì)點轉(zhuǎn)動的快慢
物體單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)
【規(guī)律總結(jié)】
3、
(1)各物理量關(guān)系
(2)公式中n的單位一定要用r/s
二、兩種典型的傳動裝置
1. 高中階段所接觸的傳動主要有:
(1)皮帶傳動、齒輪傳動、摩擦傳動;
(2)同軸轉(zhuǎn)動。
2. 傳動裝置的特點
(1)同軸轉(zhuǎn)動:固定在一起共軸轉(zhuǎn)動的物體上各點角速度相同;
(2)皮帶傳動、齒輪傳動和摩擦傳動:皮帶(或齒輪)傳動和不打滑的摩擦傳動的兩輪邊緣上各點線速度大小相等。
甲圖 乙圖
A、B為同軸轉(zhuǎn)動角速度相同;AC為皮帶傳動線速度相同。
例題1 如圖所示,為一皮帶傳動裝置,右輪的半徑為r,a是它邊緣上的
4、一點,左側(cè)是一輪軸,大輪的半徑為4r,小輪的半徑為2r,b點在小輪上,到小輪中心的距離為r,c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上,若在傳動過程中,皮帶不打滑,則( )
A. a點與b點的線速度大小相等
B. a點與b點的角速度大小相等
C. a點與c點的線速度大小相等
D. a點與d點的向心加速度大小相等
思路分析:皮帶不打滑,故a、c兩點線速度相等,選C;c點、b點在同一輪軸上角速度相等,半徑不同,由,b點與c點線速度不相等,故a與b線速度不等,A錯;同樣可判定a與c角速度不同,即a與b角速度不同,B錯;設(shè)a點的線速度為,則a點向心加速度,由,,所以,故,D正確。本題正確
5、答案C、D。
答案:CD
例題2 某種變速自行車,有六個飛輪和三個鏈輪,如圖所示。鏈輪和飛輪的齒數(shù)如下表所示,前、后輪直徑均為660 mm,人騎該車行進(jìn)的速度為4 m/s時,腳踩踏板做勻速圓周運動的角速度最小值約為( ?。?
名稱
鏈輪
飛輪
齒數(shù)N/個
48
38
28
15
16
18
21
24
28
A. 1.9 rad/s B. 3.8 rad/s C. 6.5 rad/s D. 7.1 rad/s
思路分析:因為自行車行進(jìn)的速度與前、后輪邊緣的線速度相等,所以后輪邊緣的線速度為4 m/s,后輪的角速度ω==rad/s≈12 rad/s
6、;又因飛輪與后輪為同軸裝置,所以飛輪的角速度ω1=ω=12 rad/s。又飛輪與鏈輪是用鏈條連接的,所以鏈輪與飛輪的線速度相同,即ω1r1=ω2r2(式中r1、r2分別為飛輪和鏈輪的半徑)。因輪周長L=NΔL=2πr(式中N為齒數(shù),ΔL為兩鄰齒間的弧長),所以r∝N,故ω1N1=ω2N2。又踏板與鏈輪共軸,所以腳踩踏板的角速度ω3=ω2=ω1,欲使ω3最小,則須N1=15,N2=48,故ω3=×12 rad/s=3.75 rad/s≈3.8 rad/s。故選B。
答案:B
【知識脈絡(luò)】
【規(guī)律總結(jié)】
【滿分訓(xùn)練】
現(xiàn)在許多汽車都應(yīng)用了自動無級變速裝置,不用離合器就可連續(xù)變換速度;如圖所示為截錐式變速模型示意圖,主動輪、從動輪之間有一個滾動輪,它們之間靠彼此的摩擦力帶動。當(dāng)滾動輪處于主動輪直徑為D1、從動輪直徑為D2的位置時,主動輪轉(zhuǎn)速n1與從動輪轉(zhuǎn)速n2的關(guān)系是( )
A. B. C. D.
思路分析:兩輪之間相同的線速度相同,對于主動輪,同理對于從動輪,所以即;A正確。
答案:A
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