物理之圓周運動模型講解

2020-12-10 老何愛發明

今天我們就來講一下高中物理中的圓周運動模型問題。在這裡強調一下,圓周運動模型是我們高中物理中所涉及到的最基礎的模型,也是我們以後大體出題時經常涉及到的模型。

圓周運動模型分類

圓周運動問題一共分為如下幾類

一,生活中的圓周運動,例如火車轉彎,汽車過橋等基礎模型。

二,抽象模型,例如圓軌道模型,圓環模型。

三,同心同軸模型。

四,皮帶問題

圓周運動解題公式

應用圓周運動解題公式進行解題時主要涉及以下三大公式。第一位置了為基本的物理量公式。即線速度,角速度和加速度的基本公式,第二為以向心力為核心的一套公式,第三,為線速度和角速度的基本關係。

在這裡要強調一點的是,力是改變物體運動狀態的原因,所以解決圓周運動問題的核心還是在於找到圓周運動的向心力。想要找到圓周運動的向心力就必須要對物體進行受力分析。這也就是解決圓周運動問題的難點。

接下來我們要給大家分享的兩類模型是,同心同軸問題和皮帶問題。

同心同軸問題

同心同周問題在我們生活中常見的模型有串在一根軸上的兩個飛輪。解決同心同軸問題的關鍵是把握在同心同軸的問題中,到底哪個物理量是一致的。既然是穿在同一根軸上的兩個飛輪,那麼在相等的時間內,他們轉過的角度應該是一樣的。即然角度一樣,那麼根據角速度的基本公式我們可以知道在相等的時間內物體的加速度是一樣的。

所以再解決同心同軸問題時要切記角速度是一樣的。那麼根據角速度和線速度的公式,我們就可以去求解,在相同的時間內物體的線速度比值,半徑比值等。

皮帶問題

皮帶問題,在我們生活中更加常見,其中有自行車前後兩個飛輪通過鏈條連結。那麼解決皮帶問題,同樣是要找到在皮帶問題中哪個物理量是一致的?

我們知道自行車前後兩個飛輪大小是不一樣的。但是有一點是相同的,如果大飛輪進行轉動一段以後,小飛輪同樣會轉動一段。前後兩個飛輪是通過鏈條連接的,那麼鏈條所走過的長度也是一樣的。既然是長度一樣,那我們就可以想到如果放到前後飛輪上來講就是前後飛輪,所轉過的弧長是一樣的。因此,對於皮帶問題,我們可以確定它的線速度v是一樣的。

同樣根據線速度和角速度的公式,我們可以求解出半徑比值和角速度比值。

例題

如上圖所示的例題,我們可以從例題中直接看出圓盤ab分別做圓周運動,並且有一根皮帶連接。那麼基本上我們就可以斷定圓盤ab所涉及的模型為皮帶模型。既然是皮帶模型,我們可以知道圓盤ab的線速度是一樣的。根據v等於wr。我們可以判定出飛輪ab的角速度的比值與半徑成反比,問題求得證。

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