圆周运动是生活中常见的一种运动形式,例如钟表的指针、摩天轮、自行车运动员在弯道上的骑行、卫星绕地球的转动等都属于圆周运动,这一讲我们利用已经学习过的运动学和力学的知识来研究圆周运动。
1.圆周运动
质点的运动轨迹是圆周的运动叫圆周运动。
2.圆周运动的描述
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老师可以引导学生思考如何描述圆周运动的快慢。比如自行车运动员在弯道上骑行时的运动快慢,比的是在相同时间内通过的圆弧长短;钟表时、分、秒三根指针的运动快慢,比的是一段时间内转过的角度,或者转过一圈所用的时间。
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⑴ 线速度:圆周运动的快慢可以用物体通过的弧长与所用时间的比值来度量。
如图,物体沿圆弧由向运动,某时刻经过点。为了描述物体经过点附近时运动的快慢,可以从此时刻开始取一段很短的时间,通过的弧长为。则点线速度为。
当时,弧与线段几乎没有差别,此时的弧长就是物体的位移。此时的线速度即为点的瞬时速度,其方向与半径垂直,即速度方向与轨迹相切。
⑵ 匀速圆周运动:物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等。
⑶ 角速度:圆周运动的快慢还可以用它与圆心连线扫过角度的快慢来描述。