2021-2022学年高二物理竞赛课件:自然坐标系中圆周运动的加速度习题(19张PPT)

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2021-2022学年高二物理竞赛课件:自然坐标系中圆周运动的加速度习题(19张PPT)

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自然坐标系中圆周运动的加速度习题课件
大小
方向
A
自然坐标系中圆周运动的加速度
例:距海岸(视为直线)500m处有一艘静止的船,船上的探照灯以1r/min的转速旋转,当光束与岸边成60 角时,光束沿岸边移动速度多大?
解:图示之坐标系Ox
正确否?
光束沿岸边移动的速度由两部分合成——径向与横向
径向速度
横向速度
沿岸合成速度
实际状况如右图所示
另解:
自然坐标系:
把坐标建立在运动轨迹上的坐标系统。
规定:
s
o
P
切向坐标轴沿质点前进方向的切向为正,单位矢量为
法向坐标轴沿轨迹的法向凹侧为正,单位矢量为
Q
s
在质点的运动轨迹上,任 取一点o作为坐标的原点。从原点o到轨迹曲线上任意一点P的弧长定义为P点的坐标 s 。
线量和角量的关系
A
B
R
ds

d
例 半径为r = 0.2m的飞轮,可绕o轴转动。已知轮缘上一点M的运动方程为 = -t2+4t ,求在1秒时刻M点的速度和加速度。
解:
o
x
例 一质点沿半径为R的圆周运动,其路程s随时间t的变化规律为 ,式中b,c为大于零的常数,且 。求(1)质点的切向加速度和法向加速度。(2)经过多长时间,切向加速度等于法向加速度。
解:
(1)
(2)
解得
讨论
当:

方向
一般运动
自然坐标系中切向和法向加速度
试用物理方法求出轨迹方程为 的椭圆轨道在A(a,0)和B(0,b)两点的曲率半径。
x
y
A
B
解:椭圆轨迹的参数方程可表示为
A(a,0)
已知质点的运动方程
求:(1) 质点的轨迹;
(2) t = 0 到t = 2s 质点的位移和路程.
(3)2秒末速度和加速度
(4)2秒末质点所在处轨迹的曲率半径。
常用坐标系
直角
极坐标
自然坐标
圆周运动的加速度 角加速度
角加速度
坐标变换:转动
转动坐标系中矢量的时间导数

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