《2018届高三物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动及其应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高三物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动及其应用课件（101页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲 圆周运动及其应用,【知识梳理】 知识点1 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:_的圆周运动。 (2)性质:加速度大小_,方向总是指向_的变加 速曲线运动。,线速度大小不变,不变,圆心,2.描述匀速圆周运动的物理量:,运动快慢,相切,m/s,转动快慢,rad/s,一圈,圈数,s,r/s,Hz,速度方向变,化快慢,圆心,2r,m/s2,【直观解读】 如图所示,B和C是一组塔轮,A轮与B轮紧靠在一起,a、 b、c分别是A、B、C轮缘上的点,且RA=RC”“”或“=”),=,=,知识点2 匀速圆周运动的向心力 1.作用效果:产生向心加速度,只改变_, 不
2、改变_。 2.大小:F=_=mr2=_=mv=m42f2r。 3.方向:始终沿半径指向_。 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。,线速度的方向,线速度的大小,圆心,合力,分力,【直观解读】 如图所示,摩托车在水平面 内以速度v转弯,转弯半径为r, 则静摩擦力提供向心力。 方程:_。,知识点3 离心现象 1.定义:做_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_的情况下,所做的沿 切线飞出或逐渐远离圆心的运动现象。 2.受力特点:,圆周运动,向心力,(1)当Fn=m2r时,物体做_运动。 (2)当Fn=0时,物体沿_方向飞出。 (3)当
3、Fnm2r时,物体将逐渐_圆心,做近心运动。,匀速圆周,切线,远离,靠近,【易错辨析】 (1)匀速圆周运动是匀加速曲线运动。 ( ) (2)做匀速圆周运动的物体所受合外力是保持不变的。 ( ) (3)做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比。 ( ),(4)做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比。 ( ) (5)随圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力的作用。 ( ) (6)做圆周运动的物体所受合外力突然消失,物体将沿圆周切线方向做匀速直线运动。 ( ),提示:(1)。匀速圆周运动的加速度方向时刻变化,其 运动为变加速曲线运动。 (2)。做匀速圆周运动的物体所受合外力大小不变, 方向时
4、刻变化,为变力。 (3)。由a= 可知,只有当线速度一定时,做匀速圆 周运动的物体向心加速度才与半径成反比。,(4)。由=2n可知,做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比。 (5)。物体受重力、支持力和摩擦力作用,向心力为其所受的合外力。 (6)。做圆周运动的物体所受合外力突然消失,物体将沿圆周切线方向飞出,做匀速直线运动。,【核心要素精讲】 1.匀速圆周运动各物理量间的关系:,考点1 匀速圆周运动的运动学分析,2.对公式v=r的理解: (1)当r一定时,v与成正比。 (2)当一定时,v与r成正比。 (3)当v一定时,与r成反比。 3.对a= =2r的理解: (1)当v一定时,a与r成反比。
5、(2)当一定时,a与r成正比。,【高考命题探究】 【典例1】(2017黄山模拟)在汽车无级变速器中,存在如图所示的装置,A是与B同轴相连的齿轮,C是与D同轴相连的齿轮,A、C、M为相互咬合的齿轮。已知齿轮A、C规格相同,半径为R,齿轮B、D规格也相同,半径为1.5R,齿轮M的半径为0.9R。当齿轮M如图方向转动时 世纪金榜导学号42722086( ),A.齿轮D和齿轮B的转动方向相反 B.齿轮D和齿轮A的转动周期之比为32 C.齿轮M和齿轮C的角速度大小之比为910 D.齿轮M和齿轮B边缘某点的线速度大小之比为23,【解析】选D。A、M、C三个紧密咬合的齿轮是同缘传 动,因为M顺时针转动,故A
6、逆时针转动,C逆时针转动,又 A、B同轴转动,C、D同轴转动,所以齿轮D和齿轮B的转 动方向相同,故A错误;A、M、C三个紧密咬合的齿轮是 同缘传动,边缘线速度大小相同,齿轮A、C规格相同,半 径为R,根据v=r得,A、C转动的角速度相同,C、D同轴,转动,角速度相同,所以齿轮D和齿轮A的转动角速度相 同,周期相同,故B错误;A、M、C边缘线速度大小相同, 根据v=r得 故C错误; A与B是同轴相连的齿轮,故A=B,所以 根据v=r得 故D正确。,【感悟提高】 (1)特点:本题属于匀速圆周运动的运动学分析。 (2)方法:解答本题应用了齿轮咬合传动和同轴转动的 相关知识。齿轮咬合传动属于同缘传动
7、,边缘_大 小相同;同轴转动的各点_相同。,线速度,角速度,【强化训练】 1.(2017广州模拟)正在以速度v匀速行驶的汽车,车轮的直径为d,则车轮的转动周期为 ( ),【解析】选C。根据几何关系可知,车轮转一周,车向前 的距离是车轮的一个周长,即vT=2r=d,所以T= 故选项C正确。,2.(多选)如图甲所示是中学物理实验室常用的感应起电机,它是由两个大小相等直径约为30cm的感应玻璃盘起电的,其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接如图乙所示,现玻璃盘以100r/min的转速旋转,已知主动轮的半径约为8cm,从动轮的半径约为2cm,P和Q是玻璃盘边缘上的两点,若转动时皮带不打滑,下列说法正
8、确的是 ( ),A.P、Q的线速度相同 B.玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反 C.P点的线速度大小约为1.6m/s D.摇把的转速约为400r/min,【解析】选B、C。由于线速度的方向沿曲线的切线方 向,由图可知,P、Q两点的线速度的方向一定不同,故A 错误;若主动轮做顺时针转动,从动轮通过皮带的摩擦 力带动转动,所以从动轮逆时针转动,所以玻璃盘的转 动方向与摇把转动方向相反,故B正确;玻璃盘的直径是 30cm,转速是100r/min,所以线速度v=r=2nr=2,m/s=0.5m/s1.6m/s,故C正确;从动轮边 缘的线速度vc=rc=2 0.02m/s= m/s,由于主动轮的边缘各点
9、的线速度与从动轮边 缘各点的线速度的大小相等,即vz=vc,所以主动轮的转 速nz= =25r/min,故D错误。,【加固训练】 如图所示,当正方形薄板绕着过其中心O并与板垂直的转动轴转动时,板上A、B两点 ( ),A.角速度之比AB= 1 B.角速度之比AB=1 C.线速度之比vAvB= 1 D.线速度之比vAvB=1,【解析】选D。板上A、B两点的角速度相等,角速度之 比AB=11,选项A、B错误;线速度v=r,线速度 之比vAvB=1 ,选项C错误,D正确。,考点2 匀速圆周运动的动力学分析 【核心要素精讲】 解决匀速圆周运动的动力学问题需做好的三个分析: (1)几何关系分析:目的是确定
10、圆周运动的轨道平面、圆心、半径等。,(2)运动分析:目的是确定圆周运动的线速度、角速度、周期等。 (3)受力分析:目的是利用力的合成与分解知识,表示出物体做匀速圆周运动时,外界所提供的向心力。,【高考命题探究】 【典例2】(多选)(2017郴州模拟)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 小孔的水平桌面上,小球在某一水平面 内做匀速圆周运动(圆锥摆)。现使小球改到一个更高 一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出),两次金,属块Q都保持在桌面上静止,则后一种情况与原来相比较,下列说法中正确的是 ( ) 世纪金榜导学号42722087 A.Q受到桌面的支
11、持力变大 B.Q受到桌面的静摩擦力变大 C.小球P运动的线速度变小 D.小球P运动的角速度变大,【解析】选B、D。金属块Q保持在桌面上 静止,对于金属块Q和小球P整体竖直方向 上没有加速度,根据平衡条件知,Q受到桌 面的支持力等于两物体的重力保持不变, 故A错误;设细线与竖直方向的夹角为,细线的拉力大 小为FT,细线的长度为L,小球P做匀速圆周运动时,由重 力和细线的拉力的合力提供向心力,如图所示,则有,FT= ,Fn=mgtan=m2Lsin= 解得 使小球改到一个更高一些 的水平面上做匀速圆周运动时,增大,cos减小, sin、tan增大,则细线拉力FT增大,角速度增大,线 速度增大,故选
12、项D正确,C错误;对Q由平衡条件得 Ff=FTsin,Q受到桌面的静摩擦力变大,故B正确。,【感悟提高】 (1)特点:本题属于匀速圆周运动的动力学分析。 (2)方法:解答本题应用了整体法和隔离法,判断金属块 Q受到的支持力、静摩擦力,应分别选取_、_ 为研究对象;判断小球P的线速度、角速度应选取_为 研究对象,由牛顿第二定律和向心力公式列方程: mgtan=_=_。,P、Q整体,Q,P,m2Lsin,(3)拓展:本题中,圆周运动位置变高后,小球P的向心力 变大,向心加速度变大,运动的周期_。,变小,【强化训练】 1.如图为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间,假定此时他正沿圆弧形弯道
13、匀速滑行,则他 ( ),A.所受的合力为零,做匀速运动 B.所受的合力恒定,做匀加速运动 C.所受的合力恒定,做变加速运动 D.所受的合力变化,做变加速运动,【解析】选D。在匀速圆周运动中,线速度大小不变,方向改变,向心加速度大小不变,方向始终指向圆心,向心力大小不变,方向始终指向圆心,故选项A、B、C错误,D正确。,2.(2017安庆模拟)如图所示,倒置的光滑圆锥面内侧,有两个小玻璃球A、B沿锥面在水平面做匀速圆周运动,则下列关系式正确的是 ( ),A.它们的线速度大小vAvB B.它们的角速度A=B C.它们的向心加速度大小aA=aB D.它们的向心力大小FA=FB,【解析】选C。两个小玻
14、璃球A、B沿锥面在水平面做匀 速圆周运动时所受外力都是支持力和重力,由牛顿第二 定律可知,向心加速度大小相等,选项C正确;它们做匀 速圆周运动半径不同,由a=2r可知角速度不同,选项B 错误;由a= 可知,轨道半径大的A球线速度大,选项A 错误;由于题目没有明确两个小玻璃球A、B的质量关系, 它们的向心力不一定相等,选项D错误。,【加固训练】 (多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为v0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则在该弯道处 ( ),A.路面外侧高内侧低 B.车速只要低于v0,车辆便会向内侧滑动 C.车速虽然高于v0,但只要不
15、超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动 D.当路面结冰时,与未结冰时相比,v0的值变小,【解析】选A、C。当汽车行驶的速率为v0时,汽车恰好 没有向公路内外两侧滑动的趋势,即不受静摩擦力,此 时由重力和支持力的合力提供向心力,所以路面外侧高 内侧低,选项A正确;当车速低于v0时,需要的向心力小 于重力和支持力的合力,汽车有向内侧运动的趋势,但 并不会向内侧滑动,静摩擦力向外侧,选项B错误;当车 速高于v0时,需要的向心力大于重力和支持力的合力,汽车有向外侧运动的趋势,静摩擦力向内侧,速度越大, 静摩擦力越大,只有静摩擦力达到最大以后,车辆才会 向外侧滑动,选项C正确;由mgtan= 可知,v0的值 只与斜面倾角和圆弧轨道的半径有关,与路面的粗糙程 度无关,选项D错误。,考点3 水平面内的匀速圆周运动 【核心要素精讲】 1.问题特点: (1)运动轨迹是圆且在水平面内。 (2)向心力的方向沿半径指向圆心。 (3)向心力来源:一个力或几个力的合力或某个力的分力。,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。,3.运动实例: 圆锥摆、汽车和
