圆周运动是一种特殊的也是较为简单的曲线运动,可分为匀速圆周运动和变速圆周运动.它们服从相同的力学规律,但又有着不同的运动特征,其临界问题也是错综复杂的.
一、圆周运动的特征与解题基本思路
1.匀速圆周运动的动力学特征
(1)始终受合外力作用,且合外力提供向心力,其大小不变,始终指向圆心,因合力始终与速度垂直,所以合力不做功.
(2)匀速圆周运动的动力学方程
根据题意,可以选择相关的运动学量如v,ω,T,f列出动力学方程; , , ,
熟练掌握这些方程,会给解题带来方便.
2.变速圆周运动的动力学特征
(1)受合外力作用,但合力并不总是指向圆心,且合力的大小也是可以变化的,故合力可对物体做功,物体的速率也在变化.
(2)合外力的分力(在某些位置上也可以是合外力)提供向心力.
3.解答圆周运动问题时的注意事项
(1)圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径;
(2)确定是匀速圆周运动还是变速圆周运动,以确定运用相应的物理规律;
(3)正确进行受力分析,并进行相应的分解(一般是沿法向和切向进行正交分解),再根据牛顿第二定律沿半径方向列出动力学方程;
(4)注意圆周运动问题中的临界状态及临界条件的确定,结合能量的观点来求解.
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