一、曲線運(yùn)動(dòng)
1、定義:
運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)叫做曲線運(yùn)動(dòng)。
2、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向:
質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)(或某一時(shí)刻)的瞬時(shí)速度方向是在曲線的這一點(diǎn)的切線方向。
曲線的切線方向和物體的走向有關(guān),如圖所示,若物體從A運(yùn)動(dòng)到B,則a為切線方向;若物體從B運(yùn)動(dòng)到A,則b為切線方向。注意:曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡不表示質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。
3、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件:
初速度v0和合外力F(或加速度a)不在同一條直線上。
4、曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):
曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。由于做曲線運(yùn)動(dòng)必須有合外力,由牛頓第二定律得,物體必有加速度,因此物體不可能做勻速運(yùn)動(dòng)只可能做變速運(yùn)動(dòng)。若合外力為恒力,則物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng);若合外力為變力,則物體做加速度變化的變速曲線運(yùn)動(dòng)。
注意:曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng),但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng)。比如:自由落體運(yùn)動(dòng),速度在不斷增加,但仍為直線運(yùn)動(dòng)。
二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解
1、運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理(疊加原理)
一個(gè)運(yùn)動(dòng)可以看成是由幾個(gè)各自獨(dú)立進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)疊加而成,這就是運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理或運(yùn)動(dòng)的疊加原理。
2、運(yùn)動(dòng)的合成與分解
如果某物體同時(shí)參與幾個(gè)運(yùn)動(dòng),那么這個(gè)物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)就叫做那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng),那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)叫做這個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng),已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)叫運(yùn)動(dòng)的合成,已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)叫運(yùn)動(dòng)的分解。
運(yùn)動(dòng)的合成與分解是解決曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本方法,即較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)都可以看作幾個(gè)較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)的合成。必須明確:①運(yùn)動(dòng)的合成與分解遵循平行四邊形定則;②合運(yùn)動(dòng)一定是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng);③一般情況下,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果進(jìn)行分解。
3、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)性質(zhì)
①等效性:各分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律疊加起來(lái)與合運(yùn)動(dòng)規(guī)律有完全相同的效果;
②等時(shí)性:合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間相等。即同時(shí)開(kāi)始,同時(shí)進(jìn)行,同時(shí)停止。
③獨(dú)立性:一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動(dòng),各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行,不受其他分運(yùn)動(dòng)的影響。
4、合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡
兩直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡由各分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及初速度與合加速度的方向關(guān)系決定:
①兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍是勻速直線運(yùn)動(dòng)。
②一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合成為勻變速運(yùn)動(dòng)。二者共線時(shí)為勻變速直線運(yùn)動(dòng),如豎直上拋運(yùn)動(dòng);二者不共線時(shí)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng),如平拋運(yùn)動(dòng)。
③兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍為勻變速運(yùn)動(dòng),當(dāng)合初速度與合加速度共線時(shí)為勻變速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)合初速度與合加速度不共線時(shí)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。
三、平拋物體的運(yùn)動(dòng)
1、定義:水平拋出的物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)。
2、性質(zhì):是加速度為重力加速度g的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線。注意:平拋運(yùn)動(dòng)的速率隨時(shí)間變化并不均勻,但速度隨時(shí)間的變化是均勻的。
3、平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法
平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)同時(shí)存在,互不影響,具有獨(dú)立性。
4、分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及公式
水平方向:速度不變,即
豎直方向:初速為零,a=g,即
如圖所示,平拋物體運(yùn)動(dòng)至某一點(diǎn)P時(shí),它的速度為
速度的方向?yàn)?/p>
運(yùn)動(dòng)學(xué)公式只適用于直線運(yùn)動(dòng),因此曲線運(yùn)動(dòng)要分解成兩個(gè)直線分運(yùn)動(dòng)后才能應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解。
5. 運(yùn)動(dòng)時(shí)間和射程
①運(yùn)動(dòng)時(shí)間
②射程(水平位移)
取決于初速度及下落的高度h。
四、勻速圓周運(yùn)動(dòng)
1、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的定義
質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間里通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等,這種運(yùn)動(dòng)就叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
2、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量
(1)線速度:
(2)角速度:
(3)周期T和頻率f:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫周期,周期的倒數(shù)叫頻率。轉(zhuǎn)速是指做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體每秒轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù),用n表示,單位是轉(zhuǎn)每秒,符號(hào)是r/s。它們都是描述物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量。
(4)線速度、角速度、周期和頻率以及轉(zhuǎn)速間的關(guān)系
①
②
③
(5)向心加速度:描述線速度方向變化快慢的物理量。
大小:
方向:總是沿著半徑指向圓心,所以方向時(shí)刻在變化,是一個(gè)變的加速度。
(6)向心力大小:
方向:總是沿著半徑指向圓心,所以時(shí)刻在變化,向心力是一個(gè)變力。
3、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
線速度大小恒定,角速度、周期和頻率及轉(zhuǎn)速都是恒定不變的,向心力和向心加速度的大小也都是恒定不變的,但線速度、向心力和向心加速度的方向都時(shí)刻在變化。所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速曲線運(yùn)動(dòng)。
4、物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件
合外力的大小不變,方向始終與速度方向垂直且指向圓心。即合外力提供向心力,且時(shí)刻等于向心力時(shí),物體就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,若實(shí)際提供的向心力小于它所需的向心力時(shí),物體將逐漸遠(yuǎn)離圓心,做離心運(yùn)動(dòng)。
做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,若實(shí)際提供的向心力大于它所需的向心力時(shí),物體將逐漸向圓心運(yùn)動(dòng),做逐漸靠近圓心的運(yùn)動(dòng)。
5、向心力的來(lái)源
在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心力是由物體受到的合外力來(lái)提供,且與合外力相等。在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心力是由物體受到的合外力在指向圓心方向的分力來(lái)提供,且與合外力的這個(gè)分力相等,而這個(gè)分力只改變物體的速度方向;合外力在切線方向上的另一個(gè)分力改變了物體的速度大小。
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