《金新学案》安徽省高三物理一轮 第4章 曲线运动 万有引力与航天 第二讲精品

第二讲圆周运动及其应用第二讲圆周运动及其应用一、描述圆周运动的物理量一、描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等现比较如下表：力等现比较如下表：快慢快慢相切相切转动快慢转动快慢一周一周圈数圈数方向方向方向方向快慢快慢大小大小圆心心r2二、匀速圆周运动和非匀速圆周运动二、匀速圆周运动和非匀速圆周运动1匀速圆周运动匀速圆周运动(1)定义：如果在相等的时间里通过的圆弧长度定义：如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等，这种运动叫做匀速圆周运动相等，这种运动叫做匀速圆周运动(2)性质：向心加速度大小性质：向心加速度大小_，方向，方向_的变加速曲线运动的变加速曲线运动(3)质点做匀速圆周运动的条件：合力大小质点做匀速圆周运动的条件：合力大小_，方向始终与速度方向，方向始终与速度方向_且指且指向圆心向圆心不变不变总是总是指向圆心指向圆心不变不变垂直垂直2非匀速非匀速圆周运周运动(1)定定义：线速度大小、方向均速度大小、方向均_的的圆周运周运动(2)合力的作用合力的作用合力沿速度方向的分量合力沿速度方向的分量Ft 产生切向加速度，生切向加速度，Ftmat，它只改，它只改变速度的速度的_合力沿半径方向的分量合力沿半径方向的分量Fn产生向心加速度，生向心加速度，Fnman，它只改，它只改变速度的速度的_ 发生生变化化大小大小方向方向三、离心运动和向心运动三、离心运动和向心运动1离心运动离心运动(1)定义：做定义：做_的物体，在所受合外的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动力突然消失或不足以提供圆周运动_的情况下，就做逐渐远离圆心的运动的情况下，就做逐渐远离圆心的运动(2)本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着性，总有沿着_飞出去的倾向飞出去的倾向圆周运动圆周运动所需向所需向心力心力圆周切线方向圆周切线方向(3)受力特点：受力特点：当当F_时，物体做匀速，物体做匀速圆周运周运动；当当F0时，物体沿，物体沿_飞出；出；当当Fmr2，物体，物体渐渐向向_，如右上，如右上图所示所示 圆心靠近心靠近二、向心力的来源分析二、向心力的来源分析向心力不是和重力、弹力、摩擦力等相并列的向心力不是和重力、弹力、摩擦力等相并列的一种性质的力，是根据力的效果命名的，在分一种性质的力，是根据力的效果命名的，在分析做圆周运动的质点受力情况时，切不可在物析做圆周运动的质点受力情况时，切不可在物体所受的作用力体所受的作用力(重力、弹力、摩擦力、万有引重力、弹力、摩擦力、万有引力等力等)以外再添加一个向心力向心力可能是物以外再添加一个向心力向心力可能是物体受到的某一个力，也可能是物体受到的几个体受到的某一个力，也可能是物体受到的几个力的合力或某一个力的分力力的合力或某一个力的分力例：几种常见的匀速圆周运动的实例例：几种常见的匀速圆周运动的实例1.如右图所示，静止在地球上的物体都要随如右图所示，静止在地球上的物体都要随地球一起转动，下列说法正确的是地球一起转动，下列说法正确的是()A它们的运动周期它们的运动周期都是相同的都是相同的B它们的速度都是它们的速度都是相同的相同的C它们的线速度大小都是相同的它们的线速度大小都是相同的D它们的角速度是不同的它们的角速度是不同的答案：答案：A2关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向，下列说法正确的是向，下列说法正确的是()A与线速度方向始终垂直与线速度方向始终垂直B与线速度方向始终相反与线速度方向始终相反C可能不指向圆心可能不指向圆心 D始终保持不变始终保持不变答案：答案：A答案：答案：B5小明同学在学小明同学在学习了了圆周运周运动的知的知识后，后，设计了一个了一个课题，名称，名称为：快速：快速测量自行量自行车的的骑行速度他的行速度他的设想是：通想是：通过计算踏脚板算踏脚板转动的角速度，推算自行的角速度，推算自行车的的骑行速度行速度经过骑行，他得到如下数据：在行，他得到如下数据：在时间t内踏脚板内踏脚板转动的圈数的圈数N，那么踏板，那么踏板转动的角速度的角速度_；要推算自行；要推算自行车的的骑行速度，行速度，还需需要要测量的物理量有量的物理量有_；自行；自行车骑行速行速度的度的计算公式算公式v_.分析本题的关键有两点：其一是绕同一轮轴分析本题的关键有两点：其一是绕同一轮轴转动的各点角速度相同；其二是皮带不打滑转动的各点角速度相同；其二是皮带不打滑时，与皮带接触的各点线速度大小相同时，与皮带接触的各点线速度大小相同答案：答案：A匀速圆周运动的实例分析匀速圆周运动的实例分析由牛顿第二定律可得由牛顿第二定律可得Fmgma(2分分)解得悬索的拉力解得悬索的拉力Fm(ga)600 N(1分分)1.如右图所示为一种早期的自行车，这种不如右图所示为一种早期的自行车，这种不带链条传动的自行车的前轮的直径很大，这带链条传动的自行车的前轮的直径很大，这样的设计在当时主要是为了样的设计在当时主要是为了()A提高速度提高速度B提高稳定性提高稳定性C骑行方便骑行方便 D减小阻力减小阻力答案：答案：A2.中央电视台中央电视台今日说法今日说法栏目最近报道了一栏目最近报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三故家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲进李先生家，造成的场面，第八次有辆卡车冲进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案经公安三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如右上图所示交警根据图示作出以下判断，如右上图所示交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是你认为正确的是()由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动做离心运动由图可知汽车在拐弯时发生由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动侧翻是因为车做向心运动公路在设计上公路在设计上可能内可能内(东东)高外高外(西西)低低公路在设计上可能公路在设计上可能外外(西西)高内高内(东东)低低A BC D解析：解析：由题图可知发生事故时，卡车在做由题图可知发生事故时，卡车在做圆周运动，从图可以看出卡车冲入民宅时做圆周运动，从图可以看出卡车冲入民宅时做离心运动，如果外侧高，卡车所受重力和支离心运动，如果外侧高，卡车所受重力和支持力提供向心力，则卡车不会做离心运动，持力提供向心力，则卡车不会做离心运动，也不会发生事故，故选项也不会发生事故，故选项A正确正确答案：答案：A答案：答案：B答案：答案：B答案：答案：C8竖直面内圆周运动的两类模型竖直面内圆周运动的两类模型对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型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，并的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有伴有“最大最大”“最小最小”“刚好刚好”等词语，常分等词语，常分析两种模型析两种模型轻绳牵模型和轻杆牵模型，分轻绳牵模型和轻杆牵模型，分析比较如下：析比较如下：答案：答案：(1)8 m/s(2)560 N2 800 N答案：答案：D练规范、练技能、练速度