周期、频率、转速的定义：

1、周期：做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期，用T表示，单位为秒（s）。
2、频率：做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数叫做频率，用f表示，单位为赫兹（Hz）。
3、转速：做圆周运动的物体在单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，用n表示，单位为转每秒（r/s）。
4、v、ω、T、f、n的关系：，，。

周期，频率与线速度、角速度的关系：

向心加速度的定义：

描述线速度方向变化的快慢，大小，方向总是指向圆心，但时刻在变化，是一个变加速度。

向心加速度的特性：
_{切向加速度，作用是改变速度的大小，法向加速度}

所以，当只有法向加速度的时候，物体将做匀速圆周运动。

知识拓展：
向心力，可以是几个力的合力，也可以是某个力的一个分力；既可能是重力、弹力、摩擦力，也可能是电场力、磁场力或其他性质的力。如果物体做匀速圆周运动，则所受合力一定全部用来提供向心力。

向心力的定义：

在圆周运动中产生向心加速度的力。。

向心力的特性：

1、向心力
总是指向圆心，产生向心加速度，向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小，大小，方向总是指向圆心（与线速度方向垂直），方向时刻在变化，是一个变力。向心力可以由某个具体力提供，也可以由合力提供，还可以由分力提供。
2、轻绳模型
Ⅰ、轻绳模型的特点：
①轻绳的质量和重力不计；
②可以任意弯曲，伸长形变不计，只能产生和承受沿绳方向的拉力；
③轻绳拉力的变化不需要时间，具有突变性。

Ⅱ、轻绳模型在圆周运动中的应用
小球在绳的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动的临界问题：
①临界条件：小球通过最高点，绳子对小球刚好没有力的作用，由重力提供向心力：

②小球能通过最高点的条件：（当时，绳子对球产生拉力）
③不能通过最高点的条件：（实际上小球还没有到最高点时，就脱离了轨道）
3、轻杆模型：
Ⅰ、轻杆模型的特点：
①轻杆的质量和重力不计；
②任意方向的形变不计，只能产生和承受各方向的拉力和压力；
③轻杆拉力和压力的变化不需要时间，具有突变性。

Ⅱ、轻杆模型在圆周运动中的应用
轻杆的一端连着一个小球在竖直平面内做圆周运动，小球通过最高点时，轻杆对小球产生弹力的情况：
①小球能通过最高点的临界条件：（N为支持力）
②当时，有（N为支持力）
③当时，有（N=0）
④当时，有（N为拉力）

知识点拨：
向心力是从力的作用效果来命名的，因为它产生指向圆心的加速度，所以称它为向心力。它不是具有确定性质的某种类型的力。相反，任何性质的力都可以作为向心力。实际上它可是某种性质的一个力，或某个力的分力，还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。对一个物体进行受力分析的时候，是不需要画向心力的，向心力是效果力。

人造地球卫星：

在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星，简称人造卫星。
 (1)人造卫星按运行轨道可分为低轨道卫星、中轨道卫星、高轨道卫星，以及地球同步轨道卫星、极地轨道卫星等。
 (2)按用途人造卫星可分为三大类：科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。

人造地球卫星：

1、若已知人造卫星绕地心做匀速率圆周运动的轨道半径为r，地球的质量为M，各物理量与轨道半径的关系：
①由得卫星运行的向心加速度为：；
②由得卫星运行的线速度为：；
③由得卫星运行的角速度为：；
④由得卫星运行的周期为：；
⑤由得卫星运行的动能：；
即随着运行的轨道半径的逐渐增大，向心加速度a、线速度v、角速度ω、动能E_k将逐渐减小，周期T将逐渐增大。
2、用万有引力定律求卫星的高度：
通过观测卫星的周期T和行星表面的重力加速度g及行星的半径R可以求出卫星的高度。
3、近地卫星、赤道上静止不动的物体
①把在地球表面附近环绕地球做匀速率圆周运动的卫星称之为近地卫星，它运行的轨道半径可以认为等于地球的半径R₀，其轨道平面通过地心。若已知地球表面的重力加速度为g₀，则
由得：；
由得：；
由得：。
若将地球半径R₀=6.4×10⁶m和g₀=9.8m/s²代入上式，可得v=7.9×10³m/s，ω=1.24×10^-3rad/s，T=5074s，由于，和且卫星运行的轨道半径 r＞R₀，所以所有绕地球做匀速率圆周运动的卫星线速度v＜7.9×10³m/s，角速度ω＜1.24×10^-3rad/s，而周期T＞5074s。
②特别需要指出的是，静止在地球表面上的物体，尽管地球对物体的重量也为mg，尽管物体随地球自转也一起转，绕地轴做匀速率圆周运动，且运行周期等于地球自转周期，与近地卫星、同步卫星有相似之处，但它的轨道平面不一定通过地心，如图所示。只有当纬度θ=0°，即物体在赤道上时，轨道平面才能过地心.地球对物体的引力F的一个分力是使物体做匀速率圆周运动所需的向心力f=mω²r，另一个分力才是物体的重量mg，即引力F不等于物体的重量mg，只有当r=0时，即物体在两极处，由于f=mω²r=0，F才等于mg。

③赤道上随地球自转而做圆周运动的物体与近地卫星的区别：
A、赤道上物体受的万有引力只有一小部分充当向心力，另一部分作为重力使得物体紧压地面，而近地卫星的引力全部充当向心力，卫星已脱离地球；
B、赤道上（地球上）的物体与地球保持相对静止，而近地卫星相对于地球而言处于高速旋转状态。
4、卫星的超重和失重
“超重”是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程，此情景与“升降机”中物体超重相同。“失重”是卫星进入轨道后正常运转时，卫星上的物体完全“失重”（因为重力提供向心力），此时，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用，比如水银气压计、天平、密度计、电子称、摆钟等。
5、卫星变轨问题
卫星由低轨道运动到高轨道，要加速，加速后作离心运动，势能增大，动能减少，到高轨道作圆周运动时速度小于低轨道上的速度。

当以第一宇宙速度发射人造卫星，它将围绕地球表面做匀速圆周运动；若它发射的速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间，则它将围绕地球做椭圆运动。有时为了让卫星绕地球做圆周运动，要在卫星发射后做椭圆运动的过程中二次点火，以达到预定的圆轨道。设第一宇宙速度为v，则由第一宇宙速度的推导过程有。在地球表面若卫星发射的速度v₁＞v，则此时卫星受地球的万有引力应小于卫星以v₁绕地表做圆周运动所需的向心力m，故从此时开始卫星将做离心运动，在卫星离地心越来越远的同时，其速率也要不断减小，在其椭圆轨道的远地点处（离地心距离为R′)，速率为v₂(v₂＜v₁)，此时由于G＞m，卫星从此时起做向心运动，同时速率增大，从而绕地球沿椭圆轨道做周期性的运动。如果在卫星经过远地点处开动发动机使其速率突然增加到v₃，使G＝m，则卫星就可以以速率v₃，以R′为半径绕地球做匀速圆周运动。同样的道理，在卫星回收时，选择恰当的时机使做圆周运动的卫星速率突然减小，卫星将会沿椭圆轨道做向心运动，让该椭圆与预定回收地点相切或相交，就能成功地回收卫星。