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1、高三物理高考复习高三物理高考复习第四章曲线运动第四章曲线运动 万有引力万有引力第第2 2讲圆周运动运动讲圆周运动运动一、描述一、描述圆圆周运周运动动的物理量的物理量描描述述圆圆周周运运动动的的物物理理量量主主要要有有线线速速度度、角角速速度度、周周期期、频频率率、转转速速、向向心心加加速速度度、向向心心力力等等现现比比较较如下表：如下表：定定义义、意、意义义公式、公式、单单位位线线速度速度描述描述圆圆周运周运动动的物体运的物体运动动 的物理量的物理量(v) 是矢量，方向和半径垂是矢量，方向和半径垂直，和圆周直，和圆周 单单位：位：m/s角速度角速度描述物体描述物体绕圆绕圆心心 的物理量的物理量
2、() 中学不研究其方向中学不研究其方向单单位：位：rad/s快慢快慢相切相切转动转动快慢快慢定定义义、意、意义义公式、公式、单单位位周期周期和和转转速速周期是物体沿周期是物体沿圆圆周运周运动动 的的时间时间(T)，周期的倒数叫做周期的倒数叫做频频率率(f) 转速是物体单位时间转过转速是物体单位时间转过的的 (n)f的的单单位：位：Hzn的的单单位：位：r/s、r/min向心向心加速加速度度描述速度描述速度 变变化化 的物理量的物理量(a) 方向指向圆心方向指向圆心单单位：位：m/s2一周一周圈数圈数r2 方向方向快慢快慢方向方向 大小大小 圆圆心心 二、匀速二、匀速圆圆周运周运动动和非匀速和非
3、匀速圆圆周运周运动动1匀速匀速圆圆周运周运动动(1)定定义义：如如果果在在相相等等的的时时间间里里通通过过的的圆圆弧弧长长度相等，度相等，这这种运种运动动叫做匀速叫做匀速圆圆周运周运动动(2)性性质质：向心加速度大小：向心加速度大小 ，方方向向 的的变变加速曲加速曲线线运运动动(3)质质点点做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的条条件件：合合力力大大小小 ，方向始，方向始终终与速度方向与速度方向 且且指指向向圆圆心心不不变变总是指向圆心总是指向圆心不变不变垂直垂直2非匀速非匀速圆圆周运周运动动(1)定定义义：线线速度大小、方向均速度大小、方向均 的的圆圆周运周运动动(2)合力的作用合力的作用合合力力
4、沿沿速速度度方方向向的的分分量量Ft 产产生生切切向向加加速速度，度，Ftmat，它只改，它只改变变速度的速度的 合合力力沿沿半半径径方方向向的的分分量量Fn产产生生向向心心加加速速度，度，Fnman，它只改，它只改变变速度的速度的发生变化发生变化大小大小方向方向三、离心运三、离心运动动和向心运和向心运动动1离心运离心运动动(1)定定义义：做：做 的的物物体体，在在所所受受合合外外力力突突然消失或不足以提供然消失或不足以提供圆圆周运周运动动 的的情况下，就做逐情况下，就做逐渐远渐远离离圆圆心的运心的运动动(2)本本质质：做做圆圆周周运运动动的的物物体体，由由于于本本身身的的惯惯性性，总总有沿着
5、有沿着 飞飞出去的出去的倾倾向向(3)受力特点：受力特点：当当F时时，物体做匀速，物体做匀速圆圆周运周运动动；当当F0时时，物体沿，物体沿飞飞出；出；当当Fmr2，物物体体渐渐渐渐向向，如右上，如右上图图所示所示圆心靠近圆心靠近二、向心力的来源分析二、向心力的来源分析向向心心力力不不是是和和重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力等等相相并并列列的的一一种种性性质质的的力力，是是根根据据力力的的效效果果命命名名的的，在在分分析析做做圆圆周周运运动动的的质质点点受受力力情情况况时时，切切不不可可在在物物体体所所受受的的作作用用力力(重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力、万万有有引引力力等等)以以外外再再添添
6、加加一一个个向向心心力力向向心心力力可可能能是是物物体体受受到到的的某某一一个个力力，也也可可能能是是物物体体受受到到的几个力的合力或某一个力的分力的几个力的合力或某一个力的分力例：几种常例：几种常见见的匀速的匀速圆圆周运周运动动的的实实例例三、火三、火车转车转弯弯问题问题在在火火车车转转弯弯处处，让让外外轨轨高高于于内内轨轨，如如右右图图所所示示，转转弯弯时时所所需需向向心心力力由由重重力力和和弹弹力力的的合合力提供力提供设设车车轨轨间间距距为为L，两两轨轨高高度度差差为为h，车车转转弯弯半半径径为为R，质质量量为为M的的火火车车运运行行时时应应当当有有多多大大的速度？的速度？1.如如右右图
7、图所所示示，静静止止在在地地球球上上的的物物体体都都要要随随地球一起地球一起转动转动，下列，下列说说法正确的是法正确的是()A它它们们的运的运动动周期都是相同的周期都是相同的B它它们们的速度都是相同的的速度都是相同的C它它们们的的线线速度大小都是相同的速度大小都是相同的D它它们们的角速度是不同的的角速度是不同的解解析析：地地球球上上的的物物体体均均绕绕一一个个轴轴运运动动，其其角角速速度度、周周期期都都相相同同，由由vR知知，R不不同同则则v不同，只有不同，只有A正确正确答案：答案：A2关关于于做做匀匀速速圆圆周周运运动动物物体体的的向向心心加加速速度度方方向向，下下列列说说法法正正确确的的是
8、是( )A与与线线速度方向始速度方向始终终垂直垂直B与与线线速度方向始速度方向始终终相反相反C始始终终指向指向圆圆心心 D始始终终保持不保持不变变答案：答案：AC3.(2011上上海海市市嘉嘉定定区区一一模模)如如右右图图所所示示，洗洗衣衣机机的的脱脱水水桶桶采采用用带带动动衣衣物物旋旋转转的的方方式式脱脱水，下列水，下列说说法中法中错误错误的是的是()A脱水脱水过过程中，衣物是程中，衣物是紧贴紧贴桶壁的桶壁的B水水会会从从桶桶中中甩甩出出是是因因为为水水滴滴受受到到向向心心力很大的力很大的缘缘故故C加加快快脱脱水水桶桶转转动动使使角角速速度度增增大大，脱脱水水效果会更好效果会更好D靠靠近近中
9、中心心的的衣衣物物脱脱水水效效果果不不如如四四周周的的衣物脱水效果好衣物脱水效果好答案：答案：B4.在高速公路的拐弯在高速公路的拐弯处处，通常路面都是外高内低，通常路面都是外高内低如右如右图图所示，在某路段汽所示，在某路段汽车车向左拐弯，司机左向左拐弯，司机左侧侧的路面比右的路面比右侧侧的路面低一些汽的路面低一些汽车车的运的运动动可看做是可看做是做半径做半径为为R的的圆圆周运周运动动设设内外路面高度差内外路面高度差为为h，路，路基的水平基的水平宽宽度度为为d，路面的，路面的宽宽度度为为L.已知重力加速度已知重力加速度为为g.要使要使车轮车轮与路面之与路面之间间的横向摩擦力的横向摩擦力(即垂直于
10、前即垂直于前进进方向方向)等于零，等于零，则则汽汽车转车转弯弯时时的的车车速速应应等于等于()答案：答案：B答案：答案：B21：世界上平均海：世界上平均海拨拨最高的最高的铁铁路路青藏青藏铁铁路于路于2006年年7月月1日全日全线贯线贯通假通假设设某新型某新型国国产产机机车总质车总质量量为为m，沿青藏，沿青藏铁铁路运行如路运行如右右图图所示，已知两所示，已知两轨间宽轨间宽度度为为L，内外，内外轨轨高度高度差差为为h，重力加速度，重力加速度为为g，如果机，如果机车车要要进进入半入半径径为为R的弯道，的弯道，请问请问，该该弯道弯道处处的的设计设计速度速度为为多少最适宜？多少最适宜？解解析析：机机车车
11、在在拐拐弯弯处处可可视视为为做做圆圆周周运运动动，此此时时向向心心力力是是由由火火车车的的重重力力和和轨轨道道对对火火车车的的支支持持力力来来提提供供的的，如如右右图图所所示示设设轨轨道道与与水水平面的夹角为平面的夹角为，则，则1.如如右右图图所所示示为为一一种种早早期期的的自自行行车车，这这种种不不带带链链条条传传动动的的自自行行车车的的前前轮轮的的直直径径很很大大，这样这样的的设计设计在当在当时时主要是主要是为为了了()A提高速度提高速度B提高提高稳稳定性定性C骑骑行方便行方便 D减小阻力减小阻力解解析析：这这种种老老式式不不带带链链条条的的自自行行车车，驱驱动动轮轮为为前前轮轮，人人蹬蹬
12、车车的的角角速速度度一一定定的的情情况况下下，由由vr可可知知，车车轮轮半半径径越越大大，自自行行车车的的速速度度就越大，所以就越大，所以A正确正确答案：答案：A2.中中央央电电视视台台今今日日说说法法栏栏目目最最近近报报道道了了一一起起发发生生在在湖湖南南长长沙沙某某区区湘湘府府路路上上的的离离奇奇交交通通事事故故家家住住公公路路拐拐弯弯处处的的张张先先生生和和赵赵先先生生家家在在三三个个月月内内连连续续遭遭遇遇了了七七次次大大卡卡车车侧侧翻翻在在自自家家门门口口的的场场面面，第第八八次次有有辆辆卡卡车车冲冲进进赵赵先先生生家家，造造成成三三死死一一伤伤和和房房屋屋严严重重损损毁毁的的血血腥
13、腥惨惨案案经经公公安安部部门门和和交交通通部部门门协协力力调调查查，画画出出的的现现场场示示意意图图如如图图所所示示交交警警根根据据图图示示作作出出以以下判断，你下判断，你认为认为正确的是正确的是()A由由图图可知汽可知汽车车在拐弯在拐弯时发时发生生侧侧翻是因翻是因为车为车做离心运做离心运动动B由由图图可知汽可知汽车车在拐弯在拐弯时发时发生生侧侧翻是因翻是因为车为车做向心运做向心运动动C公路在公路在设计设计上可能内上可能内(东东)高外高外(西西)低低D公路在公路在设计设计上可能外上可能外(西西)高内高内(东东)低低解解析析：由由题题图图可可知知发发生生事事故故时时，卡卡车车在在做做圆圆周周运运
14、动动，从从图图可可以以看看出出卡卡车车冲冲入入民民宅宅时时做做离离心心运运动动，故故选选项项A正正确确，选选项项B错错误误；如如果果外外侧侧高高，卡卡车车所所受受重重力力和和支支持持力力提提供供向向心心力力，则则卡卡车车不不会会做做离离心心运运动动，也不会发生事故，故选项也不会发生事故，故选项C正确正确答案：答案：AC3.“飞飞车车走走壁壁”是是一一种种传传统统的的杂杂技技艺艺术术，演演员员骑骑车车在在倾倾角角很很大大的的桶桶面面上上做做圆圆周周运运动动而而不不掉掉下下来来如如右右图图所所示示，已已知知桶桶壁壁的的倾倾角角为为，车车和和人人的的总总质质量量为为m，做做圆圆周周运运动动的的半半径
15、径为为r.若若使使演演员员骑骑车车做做圆圆周周运运动动时时不不受受桶桶壁壁的的摩摩擦擦力，下列力，下列说说法正确的是法正确的是()答案：答案：AC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对于于物物体体在在竖竖直直面面内内做做的的圆圆周周运运动动是是一一种种典典型型的的变变速速曲曲线线运运动动，该该类类运运动动常常有有临临界界问问题题，并并伴伴有有“最最大大”“”“最最小小”“”“刚刚好好”等等词词语语，常常分分析析两两种种模模型型轻轻绳绳模模型型和和轻轻杆模型，分析比杆模型，分析比较较如下：如下：【3+2 P41-5】【3+2 P39-l例例1】在在2008年年8月月19日日进进
16、行了体操男子行了体操男子单单杠的杠的决决赛赛，邹凯问邹凯问鼎冠鼎冠军军，为为中国代表中国代表团获团获得得2008北京奥运会第北京奥运会第41金如金如图邹凯图邹凯正完成一正完成一个个单单臂回臂回环动环动作，且恰好静止在最高点，作，且恰好静止在最高点，设设邹凯邹凯的重心离杠的重心离杠1.60米，体重大米，体重大约约56公斤忽公斤忽略摩擦力，略摩擦力，认为邹凯认为邹凯做的是做的是圆圆周运周运动动试试求：求：(1)邹邹凯凯在在最最低低点点应应以以多多大大的的速度才能达到如速度才能达到如图图效果；效果；(2)邹邹凯凯在在最最高高、最最低低点点时时对对杠的作用力杠的作用力(1)邹凯邹凯在最低点在最低点应应
17、以多大的速度才能达到如以多大的速度才能达到如图图效果；效果；(2)邹凯邹凯在最高、最低点在最高、最低点时对时对杠的作用力杠的作用力答案：答案：(1)8 m/s(2)560 N2 800 N如如下下图图所所示示，轮轮O1、O3固固定定在在同同一一转转轴轴上上，轮轮O1、O2用用皮皮带带连连接接且且不不打打滑滑在在O1、O2、O3三三个个轮轮的的边边缘缘各各取取一一点点A、B、C，已已知知三三个个轮轮的的半半径径比比r1r2r3211，求：，求：(1)A、B、C三三点点的的线线速速度度大大小小之之比比vAvBvC；(2)A、B、C三点的角速度之比三点的角速度之比ABC；(3)A、 B、 C三三 点点 的的 向向 心心 加加 速速 度度 大大 小小 之之 比比aAaBaC.答案：答案：(1)2 2 1(2)1 2 1(3)2 4 1答案：(1)221(2)121(3)241分析本题的关键有两点：其一是分析本题的关键有两点：其一是绕同绕同一轮轴转动的各点角速度相同一轮轴转动的各点角速度相同；其二是；其二是皮带不打滑时，皮带不打滑时，与皮带接触的各点线速与皮带接触的各点线速度大小相同度大小相同
