《高考物理总复习第四章曲线运动万有引力与航天第3课时圆周运动课件教科版0723375》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习第四章曲线运动万有引力与航天第3课时圆周运动课件教科版0723375（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3 3课时圆周运动课时圆周运动基础回顾基础回顾核心探究核心探究演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通知识梳理知识梳理一、圆周运动一、圆周运动1.1.匀速圆周运动匀速圆周运动(1)(1)定义定义: :质点沿圆周运动质点沿圆周运动, ,如果在相等的时间内通过的圆弧长度如果在相等的时间内通过的圆弧长度 , ,这这种运动叫做匀速圆周运动种运动叫做匀速圆周运动. .(2)(2)特点特点: :速度大小不变速度大小不变, ,方向时刻发生变化方向时刻发生变化, ,加速度大小加速度大小 , ,方向始终方向始终指向指向 , ,是变加速运动是变加速运动. .(3)(3)条件条件:
2、:合外力大小合外力大小 、方向始终与、方向始终与 方向垂直且指向圆心方向垂直且指向圆心. .相等相等不变不变圆心圆心不变不变速度速度2.2.描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量快慢快慢转动快慢转动快慢rr一周一周圈数圈数方向方向快慢快慢2 2r r拓拓拓拓展展展展思思思思考考考考如图是自行车传动机构的示意图如图是自行车传动机构的示意图如图是自行车传动机构的示意图如图是自行车传动机构的示意图,A,A,A,A点位于大点位于大点位于大点位于大齿轮的边缘上齿轮的边缘上齿轮的边缘上齿轮的边缘上,B,B,B,B点位于小齿轮的边缘上点位于小齿轮的边缘上点位于小齿轮的边缘上点位于小齿轮的边缘上,C,C,C
3、,C点点点点位于后轮的边缘上位于后轮的边缘上位于后轮的边缘上位于后轮的边缘上, , , ,转动过程中转动过程中转动过程中转动过程中A A A A与与与与B,BB,BB,BB,B与与与与C C C C有有有有怎样的关系怎样的关系怎样的关系怎样的关系? ? ? ?答案答案答案答案: : : :A A A A与与与与B B B B线速度相同线速度相同线速度相同线速度相同,B,B,B,B与与与与C C C C角速度相同角速度相同角速度相同角速度相同二、匀速圆周运动的向心力二、匀速圆周运动的向心力1.1.作用效果作用效果: :产生向心加速度产生向心加速度, ,只改变速度的只改变速度的 , ,不改变速度的
4、不改变速度的 . .方向方向大小大小3.3.方向方向: :始终沿半径方向指向始终沿半径方向指向 , ,时刻在改变时刻在改变, ,即向心力是一个变力即向心力是一个变力. .4.4.来源来源: :物体受到的力提供物体受到的力提供, ,可以是一个力可以是一个力, ,也可以是几个力的也可以是几个力的 , ,还可还可以是一个力的以是一个力的 . .三、离心现象三、离心现象1.1.定义定义: :在做在做 时时, ,由于合外力提供的向心力消失或不足由于合外力提供的向心力消失或不足, ,以致以致物体沿圆周运动的物体沿圆周运动的 方向飞出或远离圆心而去的运动方向飞出或远离圆心而去的运动. .2.2.本质本质:
5、:做圆周运动的物体做圆周运动的物体, ,由于本身的惯性由于本身的惯性, ,总有沿着总有沿着 飞出飞出去的趋势去的趋势. .mm2 2r r 圆心圆心合力合力分力分力圆周运动圆周运动切线切线圆周切线方向圆周切线方向3.3.受力特点受力特点( (如图所示如图所示) ) (1)(1)当当F F合合= = 时时, ,物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动; ;(2)(2)当当F F合合=0=0时时, ,物体沿物体沿 飞出飞出; ;(3)(3)当当F F合合 时时, ,物体逐渐远离圆心物体逐渐远离圆心,F,F合合为实际提供的向心力为实际提供的向心力. .切线方向切线方向自主检测自主检测1.1.思考判断思考
6、判断 (1)(1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动匀速圆周运动是匀变速曲线运动.(.() )(2)(2)物体做匀速圆周运动时物体做匀速圆周运动时, ,其角速度是不变的其角速度是不变的.(.() )(3)(3)物体做匀速圆周运动时物体做匀速圆周运动时, ,其合外力是不变的其合外力是不变的.(.() )(4)(4)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因.(.() )(5)(5)比较物体沿圆周运动的快慢看线速度比较物体沿圆周运动的快慢看线速度, ,比较物体绕圆心转动的快慢比较物体绕圆心转动的快慢, ,看周期看周期或角速度或角速度.(.() )答案答案: :(
7、 (1)1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)2.(2.(20182018上海八校联考上海八校联考) )如图所示如图所示, ,一正方形木板绕其对角线上一正方形木板绕其对角线上O O1 1点做匀速点做匀速转动转动. .关于木板边缘的各点的运动关于木板边缘的各点的运动, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ( ) )A.AA.A点角速度最大点角速度最大B.BB.B点线速度最小点线速度最小C.C,DC.C,D两点线速度相同两点线速度相同D.A,BD.A,B两点转速相同两点转速相同D D解析解析: :木板绕其对角线上木板绕其对角线上O O1 1点匀速转动时点匀速转动时, ,各处角速
8、度、转速相等各处角速度、转速相等, ,选项选项A A错错误误,D,D正确正确; ;由由v=rv=r可知可知, ,半径不同半径不同, ,线速度大小不同线速度大小不同,r,r越小越小, ,线速度越小线速度越小,B,B点不是距点不是距O O1 1最近的点最近的点, ,线速度不是最小的线速度不是最小的, ,选项选项B B错误错误;C,D;C,D到到O O1 1的距离相同的距离相同, ,即半径相同即半径相同, ,故故C,DC,D两点的线速度大小相等、方向不同两点的线速度大小相等、方向不同, ,故故C C错误错误. .3.(3.(20182018河北保定模拟河北保定模拟)()(多选多选) )质量为质量为m
9、 m的木块从半径为的木块从半径为R R的半球形碗的碗口的半球形碗的碗口下滑到碗底的过程中下滑到碗底的过程中, ,碗口固定不动碗口固定不动, ,如果由于摩擦力的作用使得木块的速率如果由于摩擦力的作用使得木块的速率不变不变, ,如图所示如图所示, ,那么那么( ( ) )A.A.虽然木块速率不变虽然木块速率不变, ,但木块并非处于平衡状态但木块并非处于平衡状态B.B.木块下滑过程中所受的合力大小保持不变木块下滑过程中所受的合力大小保持不变C.C.木块下滑过程中机械能守恒木块下滑过程中机械能守恒D.D.木块下滑过程中摩擦力的大小不变木块下滑过程中摩擦力的大小不变ABAB4.(4.(多多选选) )如如
10、图图所所示示, ,光光滑滑水水平平面面上上, ,质质量量为为m m的的小小球球在在拉拉力力F F作作用用下下做做匀匀速速圆圆周周运运动动, ,若若小小球球运运动动到到P P点点时时, ,拉拉力力F F发发生生变变化化, ,下下列列关关于于小小球球运运动动情情况况的的说说法法中中正确的是正确的是( ( ) )A.A.若拉力突然消失若拉力突然消失, ,小球将沿轨迹小球将沿轨迹PaPa做离心运动做离心运动B.B.若拉力突然变小若拉力突然变小, ,小球将沿轨迹小球将沿轨迹PbPb做离心运动做离心运动C.C.若拉力突然变大若拉力突然变大, ,小球将沿轨迹小球将沿轨迹PbPb做离心运动做离心运动D.D.若
11、拉力突然变小若拉力突然变小, ,小球将沿轨迹小球将沿轨迹PcPc做向心运动做向心运动ABAB 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破考点一圆周运动中的运动学分析考点一圆周运动中的运动学分析1.1.圆周运动各物理量间的关系圆周运动各物理量间的关系2.2.对公式对公式v=v=rr的理解的理解(1)(1)当当r r一定时一定时,v,v与与成正比成正比. .(2)(2)当当一定时一定时,v,v与与r r成正比成正比. .(3)(3)当当v v一定时一定时,与与r r成反比成反比. .【典典例例1 1】 如如图图所所示示,B,B和和C C是是一一组组塔塔轮轮, ,即即B B和和C C半半径径
12、不不同同, ,但但固固定定在在同同一一转转动动轴轴上上, ,其其半半径径之之比比为为R RB BRRC C=32,A=32,A轮轮的的半半径径大大小小与与C C轮轮相相同同, ,它它与与B B轮轮紧紧靠靠在在一一起起, ,当当A A轮轮绕绕过过其其中中心心的的竖竖直直轴轴转转动动时时, ,由由于于摩摩擦擦作作用用,B,B轮轮也也随随之之无无滑滑动动地地转转动动起起来来. .a,b,ca,b,c分别为三轮边缘的三个点分别为三轮边缘的三个点, ,则则a,b,ca,b,c三点在运动过程中的三点在运动过程中的( ( ) )A.A.线速度大小之比为线速度大小之比为322322B.B.角速度之比为角速度之
13、比为332332C.C.转速之比为转速之比为232232D.D.向心加速度大小之比为向心加速度大小之比为964964D D核心点拨核心点拨 (1) (1)左轮上所有点转动的角速度都相同左轮上所有点转动的角速度都相同. .(2)(2)右轮的右轮的a a点与左轮的点与左轮的b b点运动的线速度相同点运动的线速度相同. .方法技巧方法技巧 圆周运动的运动学分析技巧圆周运动的运动学分析技巧(1)(1)各个点之间的传动关系一定要先弄清楚各个点之间的传动关系一定要先弄清楚. .(2)(2)若是同轴传动若是同轴传动, ,各点的角速度相同各点的角速度相同, ,它们的线速度与半径成正比它们的线速度与半径成正比.
14、 .(3)(3)若是同缘传动若是同缘传动, ,各点的线速度相同各点的线速度相同, ,它们的角速度与半径成反比它们的角速度与半径成反比. .多维训练多维训练1.1. 同同缘缘传传动动类类 如如图图所所示示为为锥锥形形齿齿轮轮的的传传动动示示意意图图, ,大大齿齿轮轮带带动动小小齿齿轮轮转转动动, ,大大、小小齿齿轮轮的的角角速速度度大大小小分分别别为为1 1,2 2, ,两两齿齿轮轮边边缘缘处处的的线线速速度度大大小小分分别别为为v v1 1,v,v2 2, ,则则( ( ) )A.A.1 12 2,v,v1 1=v=v2 2C.C.1 1=2 2,v,v1 1vv2 2D.D.1 1=2 2,
15、v,v1 1vv2 2A A解析解析: :由题意可知两齿轮边缘处的线速度大小相等由题意可知两齿轮边缘处的线速度大小相等,v,v1 1=v=v2 2, ,根据根据v=rv=r可知可知1 1rra a, ,由由v=rv=r知知v vb b=v=vc cvva a, ,但但三三点点线线速速度度方方向向不不相相同同, ,故故A,B,CA,B,C错错误误; ;由由a=a=2 2r r可可得得b,cb,c两两点点的的加加速速度度比比a a点的大点的大, ,故故D D正确正确. .考点二圆周运动中的动力学分析考点二圆周运动中的动力学分析1.1.解决圆周运动的动力学问题需做好的三个分析解决圆周运动的动力学问题
16、需做好的三个分析(1)(1)几何关系分析几何关系分析: :确定圆周运动的轨道平面、圆心、半径等确定圆周运动的轨道平面、圆心、半径等. .(2)(2)运动分析运动分析: :确定圆周运动的线速度、角速度、周期等确定圆周运动的线速度、角速度、周期等. .(3)(3)受力分析受力分析: :确定物体所受外力确定物体所受外力, ,利用力的合成与分解知识利用力的合成与分解知识, ,表示出物体做圆表示出物体做圆周运动时周运动时, ,哪些力提供向心力哪些力提供向心力. .2.2.圆周运动中向心力与合力的关系圆周运动中向心力与合力的关系(1)(1)匀速圆周运动匀速圆周运动(2)(2)变速圆周运动变速圆周运动 【典
17、例典例2 2】如图所示如图所示, ,半径为半径为R R的半球形陶罐的半球形陶罐, ,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上台上, ,转台转轴与过陶罐球心转台转轴与过陶罐球心O O的对称轴的对称轴OOOO重合重合. .转台以一定角速度转台以一定角速度匀速旋匀速旋转转, ,一质量为一质量为m m的小物块落入陶罐内的小物块落入陶罐内, ,经过一段时间后经过一段时间后, ,小物块随陶罐一起转动且小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止相对罐壁静止, ,它和它和O O点的连线与点的连线与OOOO之间的夹角之间的夹角为为6060. .重力加速度大小为重力加速度大小为g.g.(1)(1)
18、若若=0 0, ,小物块受到的摩擦力恰好为零小物块受到的摩擦力恰好为零, ,求求0 0; ;(2)(2)若若=(1+k)=(1+k)0 0, ,且且0k0k1,1,求小物块受到的摩擦力大小和方向求小物块受到的摩擦力大小和方向. .审题图示审题图示题后反思题后反思 圆周运动的动力学分析的要点圆周运动的动力学分析的要点(1)(1)确定物体做圆周运动的轨道平面、圆心和半径确定物体做圆周运动的轨道平面、圆心和半径. .(2)(2)分析物体的受力分析物体的受力, ,确定哪些力提供向心力确定哪些力提供向心力. .(3)(3)通过力的分解通过力的分解, ,选用合适的表达式列方程求解选用合适的表达式列方程求解
19、. .【针对训练针对训练】 ( (多选多选) ) 如图所示如图所示, ,在匀速转动的水平圆盘上在匀速转动的水平圆盘上, ,沿半径方向放着用沿半径方向放着用细线相连的质量均为细线相连的质量均为m m的两个物体的两个物体A A和和B,B,它们分居圆心两侧它们分居圆心两侧, ,与圆心距离分别为与圆心距离分别为R RA A= =r,Rr,RB B=2r,=2r,与盘间的动摩擦因数与盘间的动摩擦因数相同相同, ,当圆盘转速加快到两物体刚好还未发当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时生滑动时, ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力最大静摩擦力等于滑动摩擦力, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.
20、A.此时绳子张力为此时绳子张力为3mg3mgB.B.此时圆盘的角速度为此时圆盘的角速度为C.C.此时此时A A所受摩擦力方向沿半径指向圆盘外所受摩擦力方向沿半径指向圆盘外D.D.此时烧断绳子此时烧断绳子,A,A仍相对盘静止仍相对盘静止,B,B将做离心运动将做离心运动ABCABC考点三水平面内的圆周运动考点三水平面内的圆周运动1.1.运动模型运动模型: :圆锥摆、火车转弯、汽车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周运圆锥摆、火车转弯、汽车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周运动飞行等动飞行等. .2.2.运动特点运动特点(1)(1)运动轨迹是水平面内的圆运动轨迹是水平面内的圆. .(2)(2)合力沿水平方向指
21、向圆心合力沿水平方向指向圆心, ,提供向心力提供向心力. .运运运运动动模型模型模型模型飞飞机水平机水平机水平机水平转转弯弯弯弯火火火火车转车转弯弯弯弯圆锥摆圆锥摆向心力向心力向心力向心力的来源的来源的来源的来源图图示示示示运运运运动动模型模型模型模型飞车飞车走壁走壁走壁走壁汽汽汽汽车车在水平在水平在水平在水平路面路面路面路面转转弯弯弯弯水平水平水平水平转转台台台台向心力向心力向心力向心力的来源的来源的来源的来源图图示示示示【典典例例3 3】如如图图所所示示, ,转转动动轴轴垂垂直直于于光光滑滑水水平平面面, ,交交点点O O的的上上方方h(Ah(A点点) )处处固固定定细细绳绳的的一一端端,
22、 ,细细绳绳的的另另一一端端拴拴接接一一质质量量为为m m的的小小球球B,B,绳绳长长l l大大于于h,h,转转动动轴轴带带动动小小球球在在光光滑滑水水平平面面上上做做圆圆周周运运动动. .当当转转动动的的角角速速度度逐逐渐渐增增大大时时, ,下下列列说说法法正正确确的是的是( ( ) )A.A.小球始终受三个力的作用小球始终受三个力的作用B.B.细绳上的拉力始终保持不变细绳上的拉力始终保持不变C.C.要使球不离开水平面要使球不离开水平面, ,角速度的最大值为角速度的最大值为D.D.若小球飞离了水平面若小球飞离了水平面, ,则角速度可能为则角速度可能为C C核心点拨核心点拨 (1)(1)当转动
23、的角速度较小时当转动的角速度较小时, ,水平面对小球有支持力作用水平面对小球有支持力作用; ;当当转动的角速度较大时转动的角速度较大时, ,小球将离开水平面小球将离开水平面. .(2)(2)小球做匀速圆周运动的半径小球做匀速圆周运动的半径r r与绳长与绳长l l之间的关系之间的关系, ,可由几何形状来确定可由几何形状来确定. .(3)(3)小球对水平面的压力为零小球对水平面的压力为零, ,是小球将离开水平面的临界条件是小球将离开水平面的临界条件, ,此时此时, ,小球小球的合力由自身的重力及细绳的拉力合成来确定的合力由自身的重力及细绳的拉力合成来确定. .【例题拓展例题拓展】 在典例在典例3
24、3中中, ,若细绳所能承受的最大拉力为小球重力的若细绳所能承受的最大拉力为小球重力的5 5倍倍, ,且且l=3h,l=3h,求转轴转动的最大角速度求转轴转动的最大角速度. .题后反思题后反思 几种常见的临界条件几种常见的临界条件(1)(1)水平转盘上的物体恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大水平转盘上的物体恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力静摩擦力. .(2)(2)物体间恰好不分离的临界条件是物体间的弹力恰好为零物体间恰好不分离的临界条件是物体间的弹力恰好为零. .(3)(3)绳的拉力出现临界条件情形有绳的拉力出现临界条件情形有: :绳恰好拉直意味着绳上无弹力
25、绳恰好拉直意味着绳上无弹力, ,绳上拉力恰绳上拉力恰好为最大承受力等好为最大承受力等. .多维训练多维训练1.1. 圆锥摆模型圆锥摆模型 ( (20182018北京西城区模拟北京西城区模拟)()(多选多选) )如图所示如图所示, ,长为长为L L的细绳一端的细绳一端固定固定, ,另一端系一质量为另一端系一质量为m m的小球的小球. .给小球一个合适的初速度给小球一个合适的初速度, ,小球便可在水平小球便可在水平面内做匀速圆周运动面内做匀速圆周运动, ,这样就构成了一个圆锥摆这样就构成了一个圆锥摆, ,设细绳与竖直方向的夹角为设细绳与竖直方向的夹角为.下列说法中正确的是下列说法中正确的是( (
26、) )A.A.小球受重力、绳的拉力和向心力作用小球受重力、绳的拉力和向心力作用B.B.小球只受重力和绳的拉力作用小球只受重力和绳的拉力作用C.C.越大越大, ,小球运动的速率越大小球运动的速率越大D.D.越大越大, ,小球运动的周期越大小球运动的周期越大BCBC2.2.导导学学号号 58826084 58826084 水水平平面面上上摩摩擦擦力力提提供供向向心心力力问问题题 ( (20182018河河南南洛洛阳阳质质检检)()(多多选选) )如如图图( (甲甲) )所所示示, ,将将质质量量为为M M的的物物块块A A和和质质量量为为m m的的物物块块B B放放在在水水平平转转盘盘上上, ,两
27、两者者用用长长为为L L的的水水平平轻轻绳绳连连接接. .物物块块与与转转盘盘间间的的最最大大静静摩摩擦擦力力均均为为各各自自重重力力的的k k倍倍, ,物物块块A A与与转转轴轴的的距距离离等等于于轻轻绳绳长长度度, ,整整个个装装置置能能绕绕通通过过转转盘盘中中心心的的竖竖直直轴轴转转动动. .开开始始时时, ,轻轻绳绳恰恰好好伸伸直直但但无无弹弹力力, ,现现让让该该装装置置从从静静止止开开始始转转动动, ,使使角角速速度度缓缓慢慢增增大大, ,绳绳中中张张力力T T与与转转动动角角速速度度的的平平方方2 2的的关关系系如如图图( (乙乙) )所所示示, ,当当角角速速度度的的平平方方2
28、 2超超过过3 3时时, ,物物块块A,BA,B开开始始滑滑动动. .若若图图( (乙乙) )中中的的T T1 1,1 1及及重重力力加加速速度度g g均均为为已已知知, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )BCBC考点四竖直面内的圆周运动考点四竖直面内的圆周运动1.1.通通过过“轻轻绳绳”或或“轻轻杆杆”使使物物体体在在竖竖直直面面内内做做圆圆周周运运动动, ,其其施施力力特特点点不不同同. .“轻轻绳绳”只只能能对对小小球球产产生生拉拉力力, ,而而“轻轻杆杆”既既可可对对小小球球产产生生拉拉力力也也可可对对小小球球产生支持力产生支持力. .2.2.最高点的临界问题最高点的临界
29、问题类类型型型型“轻绳轻绳”类类“轻轻杆杆杆杆”类类实实例例例例球与球与球与球与绳连绳连接、水流星、沿接、水流星、沿接、水流星、沿接、水流星、沿内内内内轨轨道的道的道的道的“过过山山山山车车”等等等等球与杆球与杆球与杆球与杆连连接、球在接、球在接、球在接、球在光滑管道中运光滑管道中运光滑管道中运光滑管道中运动动等等等等【典典例例4 4】 ( (20182018广广东东百百校校联联考考)()(多多选选) )如如图图所所示示, ,竖竖直直放放置置的的光光滑滑圆圆轨轨道道被被固固定定在在水水平平地地面面上上, ,半半径径r=0.4 r=0.4 m,m,最最低低点点处处有有一一小小球球( (半半径径比
30、比r r小小很很多多),),现现给给小小球球一一水水平平向向右右的的初初速速度度v v0 0, ,要要使使小小球球不不脱脱离离圆圆轨轨道道运运动动,v,v0 0的的大大小小可可能能为为(g=10 m/s(g=10 m/s2 2)()( ) )A.2 A.2 m/sm/sB.4 B.4 m/sm/sC.6 C.6 m/sm/sD.8 D.8 m/sm/sACDACD核心点拨核心点拨 (1) (1)小球不脱离圆轨道运动有两种情况小球不脱离圆轨道运动有两种情况, ,一种是小球能通过最一种是小球能通过最高点高点, ,另一种是小球沿圆轨道上升的高度不超过圆心另一种是小球沿圆轨道上升的高度不超过圆心. .
31、(2)(2)小球沿圆轨道运动过程中机械能守恒小球沿圆轨道运动过程中机械能守恒. .方法总结方法总结 竖直面内的圆周运动的解题注意点竖直面内的圆周运动的解题注意点(1)(1)定模型定模型: :首先判断是轻绳模型还是轻杆模型首先判断是轻绳模型还是轻杆模型, ,两种模型过最高点的临界条件两种模型过最高点的临界条件不同不同. .(2)(2)确定临界点确定临界点: :抓住绳模型中最高点抓住绳模型中最高点v v 及杆模型中及杆模型中v0v0这两个临界条件这两个临界条件. .(3)(3)受力分析受力分析: :明确物体在最高点或最低点的受力情况明确物体在最高点或最低点的受力情况, ,根据牛顿第二定律列出根据牛
32、顿第二定律列出方程方程,F,F合合=F=F向向. .(4)(4)状态联系状态联系: :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方程. .1.1.导学号导学号 58826085 58826085 “轻绳轻绳”类类 ( (20182018山东济南调研山东济南调研) )如图所示如图所示,M,M为固定为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块在水平桌面上的有缺口的方形木块, ,abcdabcd为半径是为半径是R R的光滑圆弧形轨道的光滑圆弧形轨道,a,a为轨为轨道最高点道最高点,de,de面水平且有一定长度面水平且有一定长度. .今将质
33、量为今将质量为m m的小球在的小球在d d点的正上方高为点的正上方高为h h处由静止释放处由静止释放, ,其自由下落到其自由下落到d d处恰好落入轨道内运动处恰好落入轨道内运动, ,不计空气阻力不计空气阻力. .则以下则以下说法正确的是说法正确的是( ( ) )A.A.只要只要h h大于大于R,R,释放后小球就能通过释放后小球就能通过a a点点B.B.无论怎样改变无论怎样改变h,h,都不可能使小球通过都不可能使小球通过a a点后落回轨道内点后落回轨道内C.C.调节调节h,h,可以使小球通过可以使小球通过a a点做自由落体运动点做自由落体运动D.D.通过改变通过改变h,h,就能使小球通过就能使小
34、球通过a a点后点后, ,既可以落回轨道内又可以落到既可以落回轨道内又可以落到dede面上面上B B多维训练多维训练2.2.导学号导学号 58826086 58826086 “轻杆轻杆”类类 ( (20182018河北石家庄质检河北石家庄质检) )如图所示如图所示, ,长为长为3L3L的轻杆可绕光滑水平转轴的轻杆可绕光滑水平转轴O O转动转动, ,在杆两端分别固定质量均为在杆两端分别固定质量均为m m的球的球A,B,A,B,球球A A距轴距轴O O的距离为的距离为L.L.现给系统一定能量现给系统一定能量, ,使杆和球在竖直平面内转动使杆和球在竖直平面内转动, ,当球当球B B运动运动到最高点时
35、到最高点时, ,水平转轴水平转轴O O对杆的作用力恰好为零对杆的作用力恰好为零, ,忽略空气阻力忽略空气阻力, ,已知重力加速已知重力加速度为度为g,g,则球则球B B在最高点时在最高点时, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.A.球球B B的速度为零的速度为零B.B.球球B B的速度为的速度为C.C.球球A A的速度大于的速度大于D.D.杆对球杆对球B B的弹力方向竖直向上的弹力方向竖直向上C C 演练提升演练提升 真题体验真题体验强化提升强化提升1.1. 圆周运动临界问题圆周运动临界问题 ( (20142014全国全国卷卷,20,20)()(多选多选) )如图如图, ,两个
36、质量均为两个质量均为m m的小木块的小木块a a和和b(b(可视为质点可视为质点) )放在水平圆盘上放在水平圆盘上,a,a与转轴与转轴OOOO的距离为的距离为l,bl,b与转轴的距离为与转轴的距离为2l,2l,木块与圆木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k k倍倍, ,重力加速度大小为重力加速度大小为g,g,若圆盘从静止开始绕转若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动轴缓慢地加速转动, ,用用表示转盘转动的角速度表示转盘转动的角速度, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.bA.b一定比一定比a a先开始滑动先开始滑动B.aB.a、b b所受的摩擦
37、力始终相等所受的摩擦力始终相等C.C.= = 是是b b开始滑动的临界角速度开始滑动的临界角速度D.D.当当= = 时时,a,a所受摩擦力的大小为所受摩擦力的大小为kmgkmgACAC高考模拟高考模拟2.2. 竖直面内的圆周运动竖直面内的圆周运动 ( (20172017江苏卷江苏卷,5,5) )如图所示如图所示, ,一小物块被夹子夹紧一小物块被夹子夹紧, ,夹子通过轻绳悬挂在小环上夹子通过轻绳悬挂在小环上, ,小环套在水平光滑细杆上小环套在水平光滑细杆上, ,物块质量为物块质量为M,M,到小环到小环的距离为的距离为L,L,其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F.
38、F.小环和物块以速度小环和物块以速度v v向向右匀速运动右匀速运动, ,小环碰到杆上的钉子小环碰到杆上的钉子P P后立刻停止后立刻停止, ,物块向上摆动物块向上摆动. .整个过程中整个过程中, ,物块在夹子中没有滑动物块在夹子中没有滑动. .小环和夹子的质量均不计小环和夹子的质量均不计, ,重力加速度为重力加速度为g.g.下列说法下列说法正确的是正确的是( ( ) )A.A.物块向右匀速运动时物块向右匀速运动时, ,绳中的张力等于绳中的张力等于2F2FB.B.小环碰到钉子小环碰到钉子P P时时, ,绳中的张力大于绳中的张力大于2F2FC.C.物块上升的最大高度为物块上升的最大高度为D.D.速度
39、速度v v不能超过不能超过D D3.3. 圆圆周周运运动动物物理理量量关关系系分分析析 ( (20162016上上海海卷卷,16,16) )风风速速仪仪结结构构如如图图(a)(a)所所示示. .光光源源发发出出的的光光经经光光纤纤传传输输, ,被被探探测测器器接接收收, ,当当风风轮轮旋旋转转时时, ,通通过过齿齿轮轮带带动动凸凸轮轮圆圆盘盘旋旋转转, ,当当圆圆盘盘上上的的凸凸轮轮经经过过透透镜镜系系统统时时光光被被挡挡住住. .已已知知风风轮轮叶叶片片转转动动半半径径为为r,r,每每转转动动n n圈圈带带动动凸凸轮轮圆圆盘盘转转动动一一圈圈. .若若某某段段时时间间tt内内探探测测器器接接
40、收收到到的的光光强随时间变化关系如图强随时间变化关系如图(b)(b)所示所示, ,则该时间段内风轮叶片则该时间段内风轮叶片( ( ) )B B4.4. 水水平平面面内内的的圆圆周周运运动动 ( (20162016浙浙江江卷卷,20,20)()(多多选选) )如如图图所所示示为为赛赛车车场场的的一一个个水水平平“梨梨形形”赛赛道道, ,两两个个弯弯道道分分别别为为半半径径R=90 R=90 m m的的大大圆圆弧弧和和r=40 r=40 m m的的小小圆圆弧弧, ,直直道道与与弯弯道道相相切切. .大大、小小圆圆弧弧圆圆心心O,OO,O距距离离L=100 L=100 m.m.赛赛车车沿沿弯弯道道路
41、路线线行行驶驶时时, ,路路面面对对轮轮胎胎的的最最大大径径向向静静摩摩擦擦力力是是赛赛车车重重力力的的2.252.25倍倍, ,假假设设赛赛车车在在直直道道上上做做匀匀变变速速直直线线运运动动, ,在在弯弯道道上上做做匀匀速速圆圆周周运运动动, ,要要使使赛赛车车不不打打滑滑, ,绕绕赛赛道道一一圈圈时时间间最最短短( (发动机功率足够大发动机功率足够大, ,重力加速度重力加速度g=10 m/sg=10 m/s2 2,=3.14).,=3.14).则赛车则赛车( ( ) )A.A.在绕过小圆弧弯道后加速在绕过小圆弧弯道后加速B.B.在大圆弧弯道上的速率为在大圆弧弯道上的速率为45 45 m/
42、sm/sC.C.在直道上的加速度大小为在直道上的加速度大小为5.63 m/s5.63 m/s2 2D.D.通过小圆弧弯道的时间为通过小圆弧弯道的时间为5.85 s5.85 sABAB拓展增分拓展增分斜面上圆周运动的临界问题斜面上圆周运动的临界问题在斜面上做圆周运动的物体在斜面上做圆周运动的物体, ,因所受的控制因素不同因所受的控制因素不同, ,如静摩擦力控制、绳控如静摩擦力控制、绳控制、杆控制制、杆控制, ,物体的受力情况和所遵循的规律也不相同物体的受力情况和所遵循的规律也不相同. .1.1.静摩擦力控制下的圆周运动静摩擦力控制下的圆周运动【示例示例1 1】 ( (20142014安徽卷安徽卷
43、,19,19) )如图所示如图所示, ,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度固定对称轴以恒定角速度转动转动, ,盘面上离转轴距离盘面上离转轴距离2.5 m2.5 m处有一小物体与圆处有一小物体与圆盘始终保持相对静止盘始终保持相对静止. .物体与盘面间的动摩擦因数为物体与盘面间的动摩擦因数为 ( (设最大静摩擦力等于设最大静摩擦力等于滑动摩擦力滑动摩擦力),),盘面与水平面的夹角为盘面与水平面的夹角为3030,g,g取取10 m/s10 m/s2 2. .则则的最大值是的最大值是( ( ) )C C2.2.轻绳控制下的圆周运动轻绳控制下的圆周运动【示
44、例示例2 2】如图所示如图所示, ,在倾角为在倾角为的光滑斜面上的光滑斜面上, ,有一长为有一长为l l的细绳的细绳, ,细绳的一端固细绳的一端固定在定在O O点点, ,另一端拴一质量为另一端拴一质量为m m的小球的小球, ,现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动动, ,已知已知O O点到斜面底边的距离点到斜面底边的距离s sOCOC=L,=L,求求: :(1)(1)小球通过最高点小球通过最高点A A时的速度时的速度v vA A; ;(2)(2)在最高点在最高点A A和最低点和最低点B B时细绳上拉力之差时细绳上拉力之差; ;答案答案: :(2)6mgsin (2)6mgsin (3)(3)小球运动到小球运动到A A点或点或B B点时细绳断裂点时细绳断裂, ,小球滑落到斜面底边时到小球滑落到斜面底边时到C C点的距离相等点的距离相等, ,则则l l和和L L应满足什么关系应满足什么关系? ?
