2012优化方案高三物理一轮复习课件--第4章第三节《圆周运动》.ppt

第三节 圆周运动 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第 三 节 圆 周 运 动 基础知识梳理 基础知识梳理 一、描述圆圆周运动动的物理量 1线线速度：描述物体圆圆周运动动快慢的物理量 v _ . 2角速度：描述物体绕圆绕圆 心转动转动 快慢的物理量 _. 转动转动 快 慢 线线速度方向 向心加速度 思考感悟 1由anv2/r和an2r得出an与r既成正比， 又成反比的结论结论 是否正确？ 二、匀速圆圆周运动动和非匀速圆圆周运动动的比较较 项项目匀速圆圆周运动动非匀速圆圆周运动动 定义义线线速度大小不变变 的圆圆周运动动 线线速度大小变变化的 圆圆周运动动 运动动 特点 F向、a向、v均大小 不变变，方向变变化 ，不变变 F向、a向、v大小、方 向均发发生变变化，发发 生变变化 向心 力 F向F合 由F合沿半径方向的 分力提供 特别别提示：匀速圆圆周运动动既不是速度不变变，也 不是匀变变速曲线线运动动，而是变变加速曲线线运动动 三、离心运动动 1定义义：做_运动动的物体，在合力 _或者_提供圆圆周运动动所需的向心 力的情况下，就做逐渐渐_圆圆心的运动动 2原因：做圆圆周运动动的物体，由于本身的_ ，总总有沿着圆圆周_方向飞飞出去的倾倾向 3供需关系与运动动 圆圆 周 突然消失 不足以 远远离 惯惯 性 切 线线 如图图431所示，F为实际为实际 提供的向心力，则则 (1)当_时时，物体做匀速圆圆周运动动； (2)当_时时，物体沿切线线方向飞飞出； (3)当_时时，物体逐渐远渐远 离圆圆心； (4)当_时时，物体逐渐渐靠近圆圆心 图图431 Fm2r F0 Fm2r 思考感悟 2物体做离心运动动是受到了离心力的作 用吗吗？ 提示：2.不是，而是物体受到的力小于所 需向心力的缘缘故 课堂互动讲练 2传动传动 装置特点 (1)同轴传动轴传动 ：固定在一起共轴转动轴转动 的物体上各 点角速度相同； (2)皮带传动带传动 ：不打滑的摩擦传动传动 和皮带带(或齿轮齿轮 )传动传动 的两轮边缘轮边缘 上各点线线速度大小相等 特别别提醒：(1)在讨论讨论 v、r三者关系时时，应应采 用控制变变量法，即保持其中一个量不变变来讨论讨论 另 外两个量的关系 (2)在处处理传动传动 装置中各量间间的关系时时，应应首先 明确传动传动 的方式及传动传动 的特点 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 1.(2011年山东东泰安模拟拟)如图图432所示，两个 啮啮合齿轮齿轮 ，小齿轮齿轮 半径为为10 cm，大齿轮齿轮 半径为为 20 cm，大齿轮齿轮 中C点离圆圆心O2的距离为为10 cm， A、B分别为别为 两个齿轮边缘齿轮边缘 上的点，则则A、B、C 三点的( ) 图图432 A线线速度之比为为111 B角速度之比为为111 C向心加速度之比为为421 D转动转动 周期之比为为211 二、圆圆周运动动中的动动力学分析 1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一个向心力 2向心力的确定 (1)确定圆圆周运动动的轨轨道所在的平面，确定圆圆 心的位置 (2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半 径方向指向圆圆心的合力就是向心力 3解决圆圆周运动问题动问题 的主要步骤骤 (1)审审清题题意，确定研究对对象； (2)分析物体的运动动情况，即物体的线线速度、角速 度、周期、轨轨道平面、圆圆心、半径等； (3)分析物体的受力情况，画出受力示意图图，确定 向心力的来源； (4)据牛顿顿运动动定律及向心力公式列方程； (5)求解、讨论讨论 特别别提醒：(1)无论论匀速圆圆周运动还动还 是非匀速圆圆 周运动动，沿半径指向圆圆心的合力均为为向心力 (2)当采用正交分解法分析向心力的来源时时，做圆圆 周运动动的物体在坐标标原点，一定有一个坐标轴标轴 沿 半径指向圆圆心 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 2(2011年湖南省桃源一中月考)如图图433所 示，在匀速转动转动 的水平圆盘圆盘 上，沿半径方向放着 用细线细线 相连连的质质量相等的两个物体A和B，它们们 与盘间盘间 的摩擦因数相同，当圆盘转动圆盘转动 到两个物 体刚刚好还还未发发生滑动时动时 ，烧烧断细线细线 ，两个物体 的运动动情况是( ) 图图433 A两物体沿切向方向滑动动 B两物体均沿半径方向滑动动，离圆盘圆圆盘圆 心越来越 远远 C两物体仍随圆盘圆盘 一起做圆圆周运动动，不发发生滑动动 D物体B仍随圆盘圆盘 一起做匀速圆圆周运动动，物体A发发 生滑动动，离圆盘圆圆盘圆 心越来越远远 解析：选选D.在圆盘圆盘 上，角速度相同，由Fm2r可 知，在质质量相同的情况下，A需要的向心力更多， 所以D正确 三、竖竖直面内圆圆周运动动的临临界问题问题 分析 物体在竖竖直面内做的圆圆周运动动是一种典型的变变速 曲线线运动动，该类该类 运动动常有临临界问题问题 ，并伴有“最 大”、“最小”、“刚刚好”等词语词语 ，常分析两种模型 轻绳轻绳 模型和轻轻杆模型，分析比较较如下： 轻绳轻绳 模型轻轻杆模型 常见见 类类型 均是没有支撑的小球均是有物体支撑的小球 过过最高 点的临临 界条件 由mg 得v临 临 小球能运动动即可，v临 临0 讨论讨论 分析 过过最高点时时v ，FNmg .绳绳 、轨轨道对对球产产生弹弹力 FN0，方向指向圆圆心 不能过过最高点v 时时，FNmg ，FN指向圆圆心并随v的增大而增 大 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 3有一长长度为为L0.50 m的轻质细轻质细 杆OA，A端有 一质质量为为m3.0 kg的小球，如图图434所示， 小球以O点为圆为圆 心在竖竖直平面内做圆圆周运动动，通 过过最高点时时小球的速度是2.0 m/s，g取10 m/s2， 则则此时细时细 杆OA受到( ) 图图434 A6.0 N的拉力 B6.0 N的压压力 C24 N的拉力 D24 N的压压力 经典题型探究 解决圆周运动问题的常用方法 例例1 1 (2009年高考广东卷)如图435所示， 一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO转动 ，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H， 筒内壁A点的高度为筒高的一半内壁上有一 质量为m的小物块求： 图图435 (1)当筒不转动时转动时 ，物块块静止在筒壁A点受到的摩 擦力和支持力的大小； (2)当物块块在A点随筒匀速转动转动 ，且其受到的摩擦 力为为零时时，筒转动转动 的角速度 【思路点拨拨】 对对物块进块进 行受力分析，分别别根据 共点力平衡和圆圆周运动动所需向心力利用正交分解 列方程求解 图图436 【答案】 见见解析 【名师归纳师归纳 】 解答有关圆圆周运动问题时动问题时 ，首 先必须须做好关键键的几步：(1)对对研究对对象受力分析 ，确定好向心力的来源(2)确定圆圆周运动动的轨轨迹 和半径(3)应应用相关的力学规规律列方程求解 如图图438所示，LMPQ是光滑轨轨道， LM水平，长为长为 5.0 m，MPQ是一半径为为R1.6 m的半圆圆，QOM在同一竖竖直线线上，在恒力F作用 下，质质量m1 kg的物体A由静止开始运动动，当 达到M时时立即停止用力欲使A刚刚好能通过过Q点 ，则则力F大小为为多少？(g取10 m/s2) 竖直面内的圆周运动问题 例例2 2 图图438 图图439 【答案】 8 N 【名师归纳师归纳 】 (1)正确理解A物体“刚刚好能通过过Q 点”含义义是解决本题题的关键键常用来表达临临界状态态 的词语还词语还 有“恰好”“恰能”“至少”“至多”等，同学 们们在审题时审题时 必须须高度注意小球沿圆圆弧MPQ 通过过最高点Q时时，应应服从圆圆周运动动的规规律，即应应 从向心力与线线速度的关系求解小球经过经过 Q点的临临界 速度 (2)圆圆周运动动常与机械能守恒定律、动动能定理、电电 荷在磁场场中的偏转转等知识识相联联系，构成综综合性较较 强的题题目 变变式训练训练 1 (2011年湖南三十二校联联考)如图图4 310所示，在倾倾角为为30的光滑斜面上，有 一根长为长为 L0.8 m的细绳细绳 ，一端固定在O点，另 一端系一质质量为为m0.2 kg的小球，沿斜面做圆圆 周运动动，若要小球能通过过最高点A，则则小球在最 低点B的最小速度是( ) 图图4310 (满满分样样板 10分)如图图4311所示，在光 滑的圆锥圆锥 体顶顶端用长为长为 l的细线悬细线悬 挂一质质量为为m 的小球圆锥圆锥 体固定在水平面上不动动，其轴线轴线 沿 竖竖直方向，母线线与轴线轴线 之间间的夹夹角为为30.小球以 速度v绕圆锥绕圆锥 体轴线轴线 在水平面内做匀速圆圆周运动动 圆周运动的临界问题分析 例例3 3 图图4311 【思路点拨拨】 当小球做圆圆周运动动的速度v足 够够大时时，小球有可能脱离圆锥圆锥 体表面，因此应应 当求出临临界速度，然后对对(1)、(2)问问中的速度 下小球的运动动情况做出判断 图图4312 【答案】 (1)1.03mg (2)2mg 【反思领领悟】 有关圆圆周运动动的临临界问题问题 一般 有两类类，一类类是提供向心力的某个力出现临现临 界值值 ；另一类类是物体的速度出现临现临 界值值有些题题目是 根据临临界状态态列方程求解，有些题题目是根据跨越 临临界点后物体所处处状态态或运动规动规 律列方程求解 变变式训练训练 2 如图图4313所示，用细绳细绳 一端系 着的质质量为为M0.6 kg的物体A静止在水平转盘转盘 上 ，细绳细绳 另一端通过转盘过转盘 中心的光滑小孔O吊着质质 量为为m0.3 kg的小球B，A的重心到O点的距离 为为0.2 m若A与转盘间转盘间 的最大静 摩擦力为为Ff2 N，为为