《2020版物理新增分大一轮新高考第四章 曲线运动 万有引力与航天 第3讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版物理新增分大一轮新高考第四章 曲线运动 万有引力与航天 第3讲（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第四章 曲线运动 万有引力与航天,第3讲 圆周运动,大一轮复习讲义,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,课时作业,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,限时训练 练规范 练速度,过好双基关,1.匀速圆周运动 (1)定义：做圆周运动的物体，若在任意相等的时间内通过的圆弧长 ，就是匀速圆周运动. (2)特点：加速度大小不变，方向始终指向 ，是变加速运动. (3)条件：合外力大小不变、方向始终与 方向垂直且指向圆心.,一、匀速圆周运动及描述,相等,圆心,速度,2.运动参量,m/s,rad/s,转动快慢,快慢,一圈,s,方向,圆心,r2,m/s2,自测
2、1 (多选)一质点做匀速圆周运动，其线速度大小为4 m/s，转动周期为2 s，则 A.角速度为0.5 rad/s B.转速为0.5 r/s C.轨迹半径为 m D.加速度大小为4 m/s2,1.作用效果 向心力产生向心加速度，只改变速度的 ，不改变速度的 . 2.大小 Fm mr mv42mf2r. 3.方向 始终沿半径方向指向 ，时刻在改变，即向心力是一个变力. 4.来源 向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的 提供，还可以由一个力的 提供.,方向,大小,mr2,二、匀速圆周运动的向心力,圆心,合力,分力,自测2 (多选)下列关于做匀速圆周运动的物体所受向心力的说法正确的是 A.因向心力总
3、是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力 B.因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小 C.向心力由物体所受的合外力提供 D.向心力和向心加速度的方向都是不变的,1.离心运动：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做 圆心的运动. 2.受力特点(如图1) (1)当F0时，物体沿 方向飞出； (2)当Fmr2时，物体逐渐向圆心靠近，做 运动. 3.本质：离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是提供的力 做匀速圆周运动需要的向心力.,逐渐远离,切线,三、离心运动和近心运动,远离,近心,图1,小于,自测3 (2018广东省佛
4、山市质检一)如图2所示为公路自行车赛中运动员在水平路面上急转弯的情景，运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线，将运动员与自行车看做一个整体，下列论述正确的是 A.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的支持力与 重力的合力提供 B.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供 C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 D.发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力,图2,解析 向心力为沿半径方向上的合力.运动员转弯时，受力分析如图所示，可知地面对车轮的摩擦力提供所需的向心力，故A错误，B正确；,研透命题点,实验方案一 用绳和沙袋定性研究 如图3甲所示，绳子的一端拴一个
5、小沙袋(或其他小物体)，在离小沙袋重心40 cm的地方打一个绳结A，在离小沙袋重心80 cm的地方打另,命题点一 实验：探究影响向心力大小的因素,图3,一个绳结B.同学甲看手表计时，同学乙按下列步骤操作： 操作一 手握绳结A，如图乙所示，使沙袋在水平方向上做匀速圆周运动，每秒运动1周.体会此时绳子拉力的大小.,操作二 手仍然握绳结A，但使沙袋在水平方向上每秒运动2周.体会此时绳子拉力的大小. 操作三 改为手握绳结B，使沙袋在水平方向上每秒运动1周.体会此时绳子拉力的大小. 操作一和操作二两者相比，可以比较在半径相同的情况下，向心力大小与角速度的关系. 操作一和操作三两者相比，可以比较在角速度相
6、同的情况下，向心力大小与半径的关系.,实验方案二 利用向心力演示器探究 向心力演示器如图4所示.转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动.皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动.小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小.,图4,(1)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动半径和转动角速度相同时，可以探究向心力与小球质量的关系. (2)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆
7、盘上，小球转动角速度和质量相同时，可以探究向心力与转动半径的关系. (3)皮带套在塔轮2、3的不同半径的圆盘上，小球质量相同、转动半径相同时，可以探究向心力与角速度的关系.,实验方案三 利用力传感器和光电传感器探究 如图5所示，利用力传感器测量重物做圆周运动的向心力，利用天平、刻度尺、光电传感器分别测量重物的质量m，做圆周运动的半径r及角速度.实验过程中，力传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示力的大小.光电传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示挡光条挡光的时间，由挡光条的宽度和挡光条做圆周运动的半径，可得到重物做圆周运动的角速度.,图5,实验时采用控制变量的方法，分别研究向心力与质量
8、、半径、角速度的关系. 实验结论：向心力大小与物体的质量成正比，与角速度的平方成正比，与转动半径成正比.,例1 一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统“探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径的关系”.在保证重物的质量m和做圆周运动的角速度不变的情况下，改变重物做圆周运动的半径r，得到几组向心力F与半径r的数据，记录到表1中.,表1 力F与半径r的测量数据,在保证重物的质量m和做圆周运动的半径r不变的情况下，改变重物的角速度1得到几组力F和角速度的数据，记录到表2中.,表2 力F与角速度的测量数据,(1)根据上面的测量结果，分别在图6和图7中作出Fr图线和F图线.,图6,图7,(2)若作出
9、的F图线不是直线，可以尝试作F2图线，试在图8中作出F2图线.,图8,(3)通过以上实验探究可知，向心力与转动半径成_，与角速度的平方成_.,正比,正比,1.对公式vr的理解 当r一定时，v与成正比. 当一定时，v与r成正比. 当v一定时，与r成反比. 2.对an 2r的理解 在v一定时，an与r成反比；在一定时，an与r成正比.,命题点二 圆周运动的运动学问题,3.常见的传动方式及特点 (1)皮带传动：如图9甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vAvB.,图9,(2)摩擦传动和齿轮传动：如图10甲、乙所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等
10、，即vAvB.,图10,(3)同轴转动：如图11甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，AB，由vr知v与r成正比.,图11,例2 (多选)(2018辽宁省丹东市质检)在如图12所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为236，当齿轮转动的时候，关于小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点， A.A点和B点的线速度大小之比为11 B.A点和B点的角速度之比为11 C.A点和B点的角速度之比为31 D.以上三个选项只有一个是正确的,解析 题图中三个齿轮边缘线速度相等，A点和B点的线速度大小之比为11，由vr可得，线速度一定时，角速度与半径成反比，A点和B点角速度之比为31，选项A、C正确，选项B、D
11、错误.,图12,变式1 (2018浙江省嘉兴市期末)如图13所示是某品牌手动榨汁机，榨汁时手柄A绕O点旋转时，手柄上B、C两点的周期、角速度及线速度等物理量的关系是 A.TBTC，vBvC B.TBTC，vBC，vBvC D.BC，vBvC,图13,解析 由B、C共轴，故BC，即TBTC，又rBrC，由vr知vBvC，故B正确.,变式2 (2018浙江省绍兴市选考诊断)如图14所示为一磁带式放音机的转动系统，在倒带时，主动轮以恒定的角速度逆时针转动，P和Q分别为主动轮和从动轮边缘上的点，则 A.主动轮上的P点线速度方向不变 B.主动轮上的P点线速度逐渐变大 C.主动轮上的P点的向心加速度逐渐变
12、大 D.从动轮上的Q点的向心加速度逐渐变大,图14,1.向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力. 2.运动模型,命题点三 水平面内圆周运动的动力学问题,3.分析思路,例3 (多选)(2018湖北省黄冈市期末调研)如图15所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为r，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为r的细绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，当圆环以角速度(0)绕竖直直径转动时 A.细绳对小球的拉力可能为零 B.细绳和金属圆环对小球的作用力大小可能相等 C.细绳对小球拉力与小球
13、的重力大小不可能相等 D.当 时，金属圆环对小球的作用力为零,图15,解析 因为圆环光滑，小球受到重力、环对球的弹力和绳子的拉力， 根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为60，当圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动， 则有FTcos 60FNcos 60mg，FTsin 60FNsin 60m2rsin 60，,变式3 (多选)(2018甘肃省兰州一中模拟)在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨.如图16所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为，则 A.该弯道的半径r B.当火车质量改变时，规定的行驶速度大小
14、不变 C.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压 D.当火车速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压,图16,当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C错误，D正确.,变式4 (多选)(2019江西省吉安市模拟)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图17所示，绳a与水平方向成角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕中心轴以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 A.a绳的张力不可能为零 B.a绳的张力随角速度的增大而增大 C.当角速度 ， b绳将出现弹力 D.若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发
15、生变化,图17,1.两类模型比较,命题点四 竖直面内圆周运动的两类模型问题,过最高点条件,2.解题技巧 (1)定模型：首先判断是轻绳模型还是轻杆模型，两种模型物体过最高点的临界条件不同. (2)确定临界点：抓住球绳模型中球恰好能过最高点时v 及球杆模型中球恰好能过最高点时v0这两个临界条件. (3)研究状态：通常情况下竖直平面内的圆周运动只涉及最高点和最低点的运动情况. (4)受力分析：对物体在最高点或最低点时进行受力分析，根据牛顿第二定律列出方程：F合F向. (5)过程分析：应用动能定理或机械能守恒定律将初、末两个状态联系起来列方程.,例4 (多选)(2018四川省凉山州三模)如图18所示，两段长均为L的轻绳共同系住一质量为m的小球，另一端固定在等高的两点O1、O2，两点的距离也为L，在最低点给小球一个水平向里的初速度v0，小球恰能在竖直面内做圆周运动，重力加速度为g，则,图18,模型1 球绳模型,变式5 (多选)(2018甘肃省兰州一中模拟)如图19甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力)，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为FT，小球在最高点的速度大小为v，其FTv2图象如图乙所示，则,图19,例5 (2018福建省厦门市质检)如图20所示，在竖直平面内固定的强磁性圆轨
