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竖直面内的圆周运动规律课件

Contents目录竖直面内的圆周运动概述竖直面内的匀速圆周运动竖直面内的变速圆周运动竖直面内的圆周运动的能量转化竖直面内的圆周运动的向心力分析

竖直面内的圆周运动概述01

物体在竖直平面内沿圆周路径运动，通常称为竖直面内的圆周运动。定义物体在竖直平面内做圆周运动时，受到重力和其他外力的作用，运动轨迹是圆或椭圆。特点定义与特点

钟摆在摆动过程中，其运动轨迹是一个圆弧，可以看作是圆周运动的一种特殊形式。钟摆运动绳球系统旋转木马在单摆中，小球在摆动过程中沿着绳索做圆周运动。旋转木马上的座椅和乘客在旋转过程中沿着轨道做圆周运动。030201常见实例

平抛运动是水平抛出物体所做的运动，其轨迹是一条抛物线，与圆周运动不同。匀速圆周运动是物体在水平面上围绕一个固定点做等速圆周运动，其轨迹是一个完整的圆，而竖直面内的圆周运动通常轨迹是一个圆弧或椭圆。与其他运动的比较与匀速圆周运动的比较与平抛运动的比较

竖直面内的匀速圆周运动02

在竖直平面内，质点绕圆心做圆周运动，且速度大小保持不变。定义质点受到的合力提供向心力，方向始终与速度垂直，且指向圆心。条件定义与条件

运动学特征速度大小恒定在匀速圆周运动中，质点的速度大小保持不变。方向时刻变化由于质点在圆周上运动，其速度方向始终在变化。周期性质点的运动具有周期性，即经过一定时间后，质点将重复之前的运动状态。

质点受到的合力提供向心力，使质点始终沿着圆周运动。向心力作用向心力的大小与质点的质量、速度和圆周半径有关。向心力大小向心力方向始终与速度垂直，且指向圆心。向心力方向动力学特征

地球同步卫星地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，其周期与地球自转周期相同，相对于地面静止。游乐场中的摩天轮乘坐摩天轮时，乘客在竖直平面内做匀速圆周运动，体验刺激和乐趣。实例分析

竖直面内的变速圆周运动03

定义在竖直平面内，质点围绕某点做圆周运动称为竖直面内的圆周运动。条件物体受到的力必须通过圆心，否则将发生平动而非转动。定义与条件

线速度大小和方向均随时间变化，导致圆周运动的轨迹为摆线。线速度大小和方向的变化角速度随时间变化，导致圆周运动的周期和转速也发生变化。角速度的变化运动学特征

向心力来源向心力由重力和其他力（如绳索拉力）的合力提供。向心加速度与离心加速度物体具有向心加速度时做向心运动，具有离心加速度时做离心运动。动力学特征

实例分析单摆运动单摆在摆角较小的情况下做近似简谐振动，其实质是圆周运动的特例。圆锥摆运动质点在竖直平面内绕圆锥顶点做圆周运动，其向心力和离心力相互平衡。

竖直面内的圆周运动的能量转化04

物体在竖直面内做圆周运动时，动能和势能之间会发生相互转化。当物体达到最高点时，其动能最小，势能最大；当物体达到最低点时，其动能最大，势能最小。在整个运动过程中，动能和势能的总和保持不变，符合机械能守恒定律。动能与势能的转化

0102机械能守恒定律的应用在分析问题时，可以根据机械能守恒定律列出方程，求解未知量，如线速度、角速度、周期等。竖直面内的圆周运动中，机械能守恒定律是核心规律之一。根据该定律，物体的动能和势能之和保持不变。

非保守力做功的分析在竖直面内的圆周运动中，重力是唯一的作用力，属于非保守力。非保守力做功会导致机械能的变化。重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。在圆周运动中，重力做负功会使机械能减小，反之则增大。

竖直面内的圆周运动的向心力分析05

向心力是指物体在圆周运动中受到的指向圆心的力。定义向心力通常由物体与圆心之间的万有引力或绳子的拉力提供。来源向心力公式为F=mω2r，其中F是向心力，m是物体的质量，ω是角速度，r是物体到圆心的距离。公式向心力的来源分析

原因根据向心力公式，当角速度增大或半径减小时，向心力都会增大。规律向心力的大小随着角速度的增大而增大，随着物体到圆心的距离的减小而增大。应用在分析竖直面内的圆周运动时，需要根据向心力的大小和方向来判断物体的运动状态。向心力的变化规律

向心力的应用实例游乐场中的旋转木马、摩天轮等设施都涉及到竖直面内的圆周运动，需要利用向心力来保持物体的稳定。实例在旋转木马中，通过调整旋转速度和马匹之间的距离，可以确保马匹在旋转时保持稳定；在摩天轮中，通过合理设计吊舱的悬挂方式和旋转速度，可以确保乘客的安全和舒适。应用

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