《高考物理新优选大一轮人教通用课件：4.3 第3节 圆周运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理新优选大一轮人教通用课件：4.3 第3节 圆周运动（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节 圆周运动 基础夯实 2 基础夯 实 自我诊断 一 匀速圆周运动 角速度 线速度 向心加速度 1 匀速圆周运动 1 定义 做圆周运动的物体 若在相等的时间 内通过的圆弧长 相等 其运动就是匀速圆周运动 2 特点 加速度大小不变 方向始终指向圆心 是变加速运 动 3 条件 合外力大小不变 方向始终与速度 方向垂直且指 向圆心 基础夯实 3 基础夯 实 自我诊断 2 描述圆周运动的主要物理量 基础夯实 4 基础夯 实 自我诊断 基础夯实 5 基础夯 实 自我诊断 二 匀速圆周运动和非匀速圆周运动 基础夯实 6 基础夯 实 自我诊断 基础夯实 7 基础夯 实 自我诊断 三 离心运动 1 定义
2、做圆周运动 的物体 在所受合外力突然消失或不足以提供做圆 周运动所需向心力 的情况下 将做逐渐远 离圆心的运动 2 本质 做圆周运动的物体 由于本身的惯性 总有沿着圆周切线方向 飞出去的倾向 3 受力特点 1 当Fn m 2r时 物体做圆周 运动 2 当Fn 0时 物体沿切线 方向飞出 3 当Fnm 2r时 物体将逐渐靠近圆心 做近心运动 基础夯实 8 基础夯 实 自我诊断 1 匀速圆周运动和匀速直线运动中的两个 匀速 的含义相同吗 有什么区别 提示 不同 前者指线速度的大小不变 后者指速度的大小和方 向都不变 基础夯实 9 基础夯 实 自我诊断 2 如图所示 圆盘 上的物体随圆盘 一起匀速转
3、动 在光滑漏斗内 壁上 小球做匀速圆周运动 1 它们运动所需要的向心力分别由什么力提供 2 要计算漏斗内壁上小球的角速度时还 需要哪些信息 提示 1 圆盘上的物体是静摩擦力提供向心力 漏斗内壁上的小 球由重力和支持力的合力提供向心力 2 小球做圆周运动的半径和漏斗内壁的倾角 基础夯实 10 基础夯 实 自我诊断 1 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 向心力就是物体所受的合外力 D 向心力和向心加速度的方向都是不变的 答案解析解
4、析 关闭 做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的合外力 由于指向圆 心 且与线速度垂直 所以向心力不能改变线 速度的大小 只用来改变线 速度的方向 向心力大小虽不变 但方向时刻改变 不是恒力 由此产生的 向心加速度也是变化的 故A D错误 B C正确 答案解析 关闭 BC 基础夯实 11 基础夯 实 自我诊断 2 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 sB 转速为0 5 r s C 轨迹半径为 mD 加速度大小为4 m s2 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 基础夯实 12 基础夯 实 自我诊断 3 某同学为感受向心
5、力的大小与哪些因素有关 做了一个小实 验 在绳的一端拴一小球 用手牵着绳的另一端在空中甩动 使小球 在水平面内做圆周运动 如图所示 则下列说法正确的是 A 保持绳长 不变 增大角速度 绳对 手的拉力将不变 B 保持绳长 不变 增大角速度 绳对 手的拉力将增大 C 保持角速度不变 增大绳长 绳对 手的拉力将不变 D 保持角速度不变 增大绳长 绳对 手的拉力将减小 答案解析解析 关闭 由向心力的表达式Fn m 2r可知 保持绳长 不变 增大角速度 向心力增大 绳对 手的拉力增大 选项 A错误 B正确 保持角速度不变 增大绳长 向心 力增大 绳对 手的拉力增大 选项 C D错误 答案解析 关闭 B
6、基础夯实 13 基础夯 实 自我诊断 4 多选 如图所示 当正方形薄板绕着过其中心O与板垂直的轴 转动时 板上A B两点的 A 角速度之比 A B 1 1 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 基础夯实 14 考点一考点二考点三考点四 圆圆周运动动的运动动学分析 师师生共研 1 对公式v r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 在v一定时 a与r成反比 在 一定时 a与r成正比 基础夯实 15 考点一考点二考点三考点四 例1如图所示 轮O1 O3固定在同一转轴 上 轮O1 O2用皮带连 接且不打滑 在O1 O2 O3三个轮的边缘 上各取一点A B C
7、 已知三个轮的半径之比r1 r2 r3 2 1 1 求 1 A B C三点的线速度大小之比vA vB vC 2 A B C三点的角速度之比 A B C 3 A B C三点的向心加速度大小之比aA aB aC 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 基础夯实 16 考点一考点二考点三考点四 规律总结常见的三种传动方式及特点 1 皮带传动 如图甲 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vA vB 2 摩擦传动 如图丙所示 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 即vA vB 基础夯实 17 考点一考点二考点三考点四 3 同轴传动 如图丁所示 两轮固定在一起
8、绕同一转轴转动 两轮 转动的角速度大小相等 即 A B 基础夯实 18 考点一考点二考点三考点四 突破训练 1 多选 右图为 一链条传动 装置的示意图 已知主动轮 是逆时 针转动 的 转速为n 主动轮 和从动轮 的齿数比为k 以下说法正确 的是 A 从动轮 是顺时针转动 的 B 主动轮 和从动轮边缘 的线速度大小相等 C 从动轮 的转速为nk D 从动轮 的转速为 答案解析解析 关闭 主动轮 逆时针转动 带动 从动轮 也逆时针转动 因为用链条传动 所以 两轮边缘线 速度大小相等 A错误 B正确 由r主 r从 k 2 n r主 2 n从 r从可 得n从 nk C正确 D错误 答案解析 关闭 BC
9、 基础夯实 19 考点一考点二考点三考点四 2 学员驾驶 汽车在水平面上绕O点做匀速圆周运动的俯视示意 图如图所示 已知质量为60 kg的学员在A点位置 质量为70 kg的 教练员 在B点位置 A点的转弯半径为5 0 m B点的转弯半径为4 0 m 则学员和教练员 均可视为质 点 A 运动周期之比为5 4 B 运动线 速度大小之比为1 1 C 向心加速度大小之比为4 5 D 受到的合力大小之比为15 14 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 基础夯实 20 考点一考点二考点三考点四 圆圆周运动动的动动力学分析 师师生共研 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
10、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 向心力的确定 1 确定圆周运动的轨道所在的平面 确定圆心的位置 2 分析物体的受力情况 找出所有的力沿半径方向指向圆心的 合力 就是向心力 基础夯实 21 考点一考点二考点三考点四 3 向心力来源分析 基础夯实 22 考点一考点二考点三考点四 基础夯实 23 考点一考点二考点三考点四 例2某游乐场 有一种叫 空中飞椅 的游乐设 施 其基本装置是将 绳子上端固定在转盘 的边缘 上 绳子下端连接座椅 人坐在座椅上 随转盘 旋转而在空中飞旋 若将人和座椅看作一个质点 则可简 化为如图所示的物理模型 其中
11、P为处 于水平面内的转盘 可绕竖 直转轴 OO 转动 设绳长 l 10 m 人和座椅的质量m 60 kg 转盘 静止时座椅与转轴 之间的距离d 4 m 转盘 逐渐加速转动 经过 一段时间 后质点与转盘 一起做匀速圆周运动 此时绳 与竖直方向 的夹角 37 不计空气阻力及绳重 绳不可伸长 sin 37 0 6 cos 37 0 8 g取10 m s2 求质点与转盘 一起做匀速圆周运动时转盘 的角速度及绳的拉力大小 基础夯实 24 考点一考点二考点三考点四 解析 质点做圆周运动的半径R d lsin 10 m 求质点做匀速圆周运动的角速度及所受拉力 可以通过以下两种 方法 解法一 合成法 质点受力
12、分析如图 1 将质点所受拉力和重力合成 合力充当向 心力 基础夯实 25 考点一考点二考点三考点四 解法二 正交分解法 将质点所受拉力和重力沿水平方向和竖直方向分解 如图 2 在竖直方向上 FTcos mg 在水平方向上 FTsin mR 2 联立 两式解得FT 750 N 基础夯实 26 考点一考点二考点三考点四 思维点拨 1 质点受到几个力的作用 画出质点的受力示意图 2 质点做圆周运动的半径是多少 提示 1 2个力 2 质点做圆周运动的半径R d lsin 10 m 基础夯实 27 考点一考点二考点三考点四 规律总结1 求解圆周运动的动力学问题做好 三分析 一是几何关系的分析 目的是确定
13、圆周运动的圆心 半径等 二是运动分析 目的是表示出物体做圆周运动所需要的向心力公 式 用运动学量来表示 三是受力分析 目的是利用力的合成与分解的知识 表示出物体 做圆周运动时外界所提供的向心力 2 圆周运动问题的解题思路 基础夯实 28 考点一考点二考点三考点四 突破训练 3 如图所示 一根细线 下端拴一个金属小球P 细线 的上端固定在 金属块Q上 Q放在带小孔 小孔光滑 的水平桌面上 小球在某一水 平面内做匀速圆周运动 现使小球在一个更高的水平面上做匀速 圆周运动 而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置 则改变高度 后与原来相比较 下列判断正确的是 A 细线 所受的拉力变小 B 小球P运动的角
14、速度变大 C Q受到桌面的静摩擦力变小 D Q受到桌面的支持力变大 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 基础夯实 29 考点一考点二考点三考点四 4 2018 福建厦门月考 如图所示 在竖直平面内有一个 V 形框 架 绕过顶 点的竖直轴匀速转动 框架两边与竖直轴的夹角 45 质量为m的小球A穿在一边的框架上 随框架在水平面内做匀速圆 周运动 其运动平面与框架顶点的距离为h 此时小球A与框架间恰 好没有摩擦力 现保持框架转动 的角速度不变 把小球A的位置上 移 小球A仍能与框架保持相对静止状态 其运动平面与框架顶点 的距离为1 5h 已知重力加速度为g 则此时小球A与框架间的摩擦 力大小为 答案
15、解析解析 关闭 答案解析 关闭 基础夯实 30 考点一考点二考点三考点四 圆圆周运动动中的临临界问题问题 师师生共研 临界问题 广泛地存在于圆周运动中 解答临界问题 的关键是准 确判断临界状态 再选择 相应的规律灵活求解 1 判断临界状态 题目中的 刚好 恰好 正好 等字眼 表明题 述的过程存在临界点 题目中的 取值范围 多长时间 多大距离 等词语 表明题述过程的起止点往往是临界状态 题目中的 最大 最小 至多 至少 等字眼 表明题述的过程存在着极值 这个极 值点往往是临界状态 2 确定临界条件 判断题述的过程存在临界状态之后 要通过分 析弄清临界状态出现的条件 并以数学形式表达出来 3 选择
16、 物理规律 当确定了物体运动的临界状态和临界条件后 对于不同的运动过 程或现象 要分别选择 相对应 的物理规律 然 后再列方程求解 基础夯实 31 考点一考点二考点三考点四 例3如图所示 用一根长为 l 1 m的细线 一端系一质量为m 1 kg 的小球 可视为质 点 另一端固定在一光滑锥体顶端 锥面与竖直 方向的夹角 37 当小球在水平面内绕锥 体的轴做匀速圆周运 动的角速度为 时 细线 的张力为FT g取10 m s2 结果可用根式 表示 1 若要小球离开锥面 则小球的角速度 0至少为多大 2 若细线 与竖直方向的夹角为60 则小球的角速度 为多大 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 基础夯实 32 考点一考点二考点三考点四 思维点拨 1 小球离开锥面的临界条件是小球仍沿锥面运动 支持 力为零 2 细线与竖直方向夹角为60 时 小球离开锥面 做圆锥摆运 动 基础夯实 33 考点一考点二考点三考点四 例4 多选 如图所示 两个可视为质 点的 相同的木块A和B放在 转盘 上 两者用长为 l的细绳连 接 木块与转盘 的最大静摩擦力均 为各自重力的k倍 A放在距离转轴 l处 整个装置能绕通过
