《圆周运动》ppt课件

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1、第四章第 三讲 圆周运动,高考成功方案第1步,高考成功方案第2步,高考成功方案第3步,每课一得,每课一测,回扣一 描述圆周运动的物理量 1做匀速圆周运动的物体，10 s内沿半径为20 m的圆周运 动100 m，则物体做匀速圆周运动的线速度大小为_ m/s，角速度大小为_ rad/s，周期为_ s，转速为_ r/s。,2甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为 12，转动半径之比为12，在相同的时间里甲转过60，乙转过45，则它们的向心力之比为 ( ) A14 B23 C49 D916,答案：C,回扣二 匀速圆周运动中的向心力 3下列关于向心力的说法中，正确的是 ( ) A物体由于做圆周运动

2、而产生了一个向心力 B做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合 外力 C做匀速圆周运动的物体，其向心力不变 D向心加速度决定向心力的大小,解析：物体做圆周运动是因为受到力的方向与速度方向垂直的原因，A、D错。做匀速圆周运动的物体，向心力始终指向圆心，方向不断改变，C错。向心力是效果力，是合外力，B对。 答案：B,4如图431所示，线段OA2AB， A、B两球质量相等。当它们绕O点 在光滑的水平桌面上以相同的角速 图431 度转动时，两线段OA与AB的拉力之比为多少？,解析：设OA和AB段的拉力分别为F1和F2，由牛顿第二定律得对小球A有：F1F2m22r， 对小球B有：F2m23r， 所以F

3、1F253。 答案：53,回扣三 离心运动 5下列关于离心现象的说法正确的是 ( ) A当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象 B做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然 消失后，物体将做背离圆心的圆周运动 C做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然 消失后，物体将沿切线做直线运动 D做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然 消失后，物体将做曲线运动,解析：物体只要受到力，必有施力物体，但“离心力”是没有施力物体的，故所谓的离心力是不存在的，只要向心力不足，物体就做离心运动，故A选项错；做匀速圆周运动的物体，当所受的一切力突然消失后，物体就做匀速直线运动，故B、D选项错，C选项

4、对。 答案：C,6在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由 _提供的，如果转弯时速度过大，所需向心力F大于_，汽车将做_而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶速度不允许超过规定的速度。 答案：车轮与路面间的静摩擦力 最大静摩擦力Fmax 离心运动,2传动装置特点 (1)同轴传动：固定在一起共轴转动的物体上各点角速度 相同。 (2)皮带传动：不打滑的摩擦传动和皮带(或齿轮)传动的两 轮边缘上相接触各点线速度大小相等。,名师点睛 在讨论圆周运动中v、r之间的关系时，应当采取控制变量的方法，即先使其中的一个量不变，再讨论另外两个量的关系。,典例必研 例1 如图432所示是一个玩具陀螺，a

5、、 b和c是陀螺表面上的三个点。当陀螺绕垂直于 地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述 正确的是 ( ) Aa、b和c三点的线速度大小相等 图432 Bb、c两点的线速度始终相同 Cb、c两点的角速度比a的大 Db、c两点的加速度比a点的大,解析 当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，a、b和c三点的角速度相同，a半径小，线速度要比b、c的小，A、C错；b、c两点的线速度大小始终相同，但方向不相同，B错；由a2r可得b、c两点的加速度比a点的大，D对。 答案 D,冲关必试 1如图433所示，两个啮合齿轮， 小齿轮半径为10 cm，大齿轮半径 为20 cm，大齿轮中C点离圆心O2 图433

6、 的距离为10 cm，A、B分别为两个齿轮边缘上的点，则A、B、C三点的 ( ) A线速度之比为111 B角速度之比为111 C向心加速度之比为421 D转动周期之比为211,答案：C,2(2011安徽高考)一般的曲线运动可以分 成很多小段，每小段都可以看成圆周运 动的一部分，即把整条曲线用一系列不 同半径的小圆弧来代替。如图434甲 所示，曲线上A点的曲率圆定义为：通过 图434 A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径叫做A点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成角的方向以速度v0抛出，如图434乙所示。则在其轨迹最高点P处的曲率半径是 ( ),答案

7、 C,知识必会 1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，该力就是向心力。,2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向心力。,3解决圆周运动问题的主要步骤 (1)审清题意，确定研究对象。 (2)分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周 期、轨道平面、圆心、半径等。 (3)分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力 的来源。 (4)根据牛顿运动定律及向心力公式列方程。 (5)求解、讨论。

8、,名师点睛 圆周运动的向心力一定是沿半径指向圆心的合外力。若沿切线方向合力等于零，则物体做匀速圆周运动，否则，物体做非匀速圆周运动。,典例必研 例2 一细绳穿过一光滑的、不动的细管， 两端分别拴着质量为m和M的小球A、B。 当小球A绕管子的中心轴转动时，A球摆开 某一角度，此时A球到上管口的绳长为L， 如图435所示。细管的半径可以忽略。图435 试求： (1)小球A的速度和它所受的向心力； (2)小球A转动的周期。,思路点拨 绳子与竖直方向的夹角是未知的，该夹角的求解可由小球A的竖直方向的受力分析和B球的平衡方程联立求解。 解析 (1)设绳子的拉力为T，绳子与竖直方向的夹角为， 对于小球A，

9、由牛顿第二定律得： 竖直方向：Tcosmg 水平方向：Tsinm2Lsin ,冲关必试 3.用一根细线一端系一小球(可视为质点)， 另一端固定在一光滑锥顶上，如图43 6所示，设小球在水平面内做匀速圆 周运动的角速度为，细线的张力为FT， 则FT随2变化的图像是图437中的( ) 图436,图437,解析：小球角速度较小，未离开锥面时， 如图所示。设细线的张力为FT，线的长度 为L，锥面对小球的支持力为FN，则有 FTcosFNsinmg，FTsinFNcosm2Lsin，可得出：FTmgcosm2Lsin2，可见随由0开始增加，FT由mgcos开始随2的增大线性增大，当角速度增大到小球飘离锥

10、面时，FTsinm2Lsin，得FTm2L，可见FT随2的增大仍线性增大，但图线斜率增大了，综上所述，只有C正确。 答案：C,4如图438所示，一个内壁光滑的 圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥 筒固定不动，有两个质量相同的小 球A和B紧贴着内壁分别在图中所示 的水平面内做匀速圆周运动，则( ) 图438,A球A的线速度必定大于球B的线速度 B球A的角速度必定小于球B的角速度 C球A的运动周期必定小于球B的运动周期 D球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力,答案：AB,知识必会 对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”“最小”“刚好”等词语，常

11、分析两种模型轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：,名师点睛 轻绳模型和轻杆模型通过最高点的临界条件不同，其原因是轻绳只能对小球产生拉力，不能提供支持力，而轻杆既可对小球产生拉力，也可对小球提供支持力。,例3 (2012重庆模拟)如图439所示， 半径为R、内径很小的光滑半圆管竖直放 置，两个质量均为m的小球A、B以不同的 速度进入管内。A通过最高点C时，对管壁 图439 上部压力为3mg，B通过最高点C时，对管壁下部压力为0.75mg，求A、B两球落地点间的距离。,典例必研,思路点拨 分别对两球受力分析，列出对应的牛顿第二定律方程，求出速度，然后由平抛运动的规律列式求解。,答案 3R,5如图43

12、10所示，半径为R的光滑圆形轨 道竖直固定放置，小球m在圆形轨道内侧做 圆周运动，对于半径R不同的圆形轨道，小 球m通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有 图4310 相互作用力。下列说法中正确的是 ( ),冲关必试,A半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大 B半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越小 C半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大 D半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小,答案：AD,6飞机做特技表演时，常做俯冲拉起运 动，如图4311所示，此运动在 最低点附近可看做是半径为500 m的 图4311 圆周运动。若飞行员的质量为65 kg，飞机经过最低点 时速度为360

13、 km/h，则这时飞行员对座椅的压力为多 大？(取g10 m/s2),答案：1 950 N,每课一得,在水平面上做圆周运动的物体，当角速度变化时，物体有远离或向着圆心运动(半径有变化)的趋势。这时，要根据物体的受力情况，判断物体受某个力是否存在以及这个力存在时大小或方向的变化(特别是一些接触力，如静摩擦力、绳的拉力等)。,示例 如图4312所示，细绳一端 系着质量M0.6 kg的物体A，静止于 水平面，另一端通过光滑小孔吊着质 量m0.3 kg的物体B，A的中点与圆孔 距离为0.2 m，且A和水平面间的最大静 图4312 摩擦力为2 N，现使此平面绕中心轴线转动，问角速度满足什么条件时，物体B

14、会处于静止状态？(g10 m/s2),方法导入 由题中数据看，当0时，物体A将向圆心运动，若要使A相对于圆盘静止，圆盘应以一定的角速度转动。当A受到的摩擦力背离圆心为最大静摩擦力时对应的角速度为最小值；当由此逐渐增大时，A物体做圆周运动需要的向心力增大，又细绳上的拉力不变，故A物体的静摩擦力逐渐减小，当减小到0后，又反向增大，即指向圆心的静摩擦力逐渐增大，当达到最大静摩擦力时，对应的为最大值。,解析 要使B静止，A应与水平面相对静止，考虑A能与水平面相对静止的两个极限状态： 当为所求范围的最小值时，A有向圆心运动的趋势，水平面对A的静摩擦力方向背离圆心，大小等于最大静摩擦力2 N，此时对A有：TfmM12r，B静止时受力平衡，Tmg3 N,解得12.9 rad/s 当为所求范围的最大值时，A有远离圆心运动的趋势，水平面对A的摩擦力方向指向圆心，且大小也为2 N，此时对A有：TfmM22r 解得26.5 rad/s 故的范围为：2.9 rad/s6.5 rad/s,答案 2.9 rad/s6.5 rad/s,点击此图片进入“每课一测”,