圆周运动及其应用LI.ppt

高三物理高考复习,第四章 曲线运动 万有引力,第2讲 圆周运动运动,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、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等现比较如下表：,快慢,相切,转动快慢,一周,圈数,r2,方向,快慢,方向,大小,圆心,二、匀速圆周运动和非匀速圆周运动 1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相等，这种运动叫做匀速圆周运动 (2)性质：向心加速度大小 ，方向 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 ，方向始终与速度方向 且指向圆心,不变,总是指向圆心,不变,垂直,2非匀速圆周运动 (1)定义：线速度大小、方向均 的圆周运动 (2)合力的作用 合力沿速度方向的分量Ft 产生切向加速度，Ftmat，它只改变速度的 合力沿半径方向的分量Fn产生向心加速度，Fnman，它只改变速度的,发生变化,大小,方向,三、离心运动和向心运动 1离心运动 (1)定义：做 的物体，在所受合外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 (2)本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着 飞出去的倾向 (3)受力特点： 当F 时，物体做匀速圆周运动； 当F0时，物体沿 飞出； 当F 时，物体逐渐远离圆心， F为实际提供的向心力，如右图所示,圆周运动,所需向心力,圆周切线方向,mr2,切线方向,mr2,2向心运动 当提供向心力的合外力大于做圆周运动所需向心力时，即Fmr2，物体渐渐向 ，如右上图所示,圆心靠近,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，切不可在物体所受的作用力(重力、弹力、摩擦力、万有引力等)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,三、火车转弯问题 在火车转弯处，让外轨高于内轨，如右图所示，转弯时所需向心力由重力和弹力的合力提供 设车轨间距为L，两轨高度差为h，车转弯半径为R，质量为M的火车运行时应当有多大的速度？,1.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( ) A它们的运动周期都是相同的 B它们的速度都是相同的 C它们的线速度大小都是相同的 D它们的角速度是不同的 解析： 地球上的物体均绕一个轴运动，其角速度、周期都相同，由vR知，R不同则v不同，只有A正确 答案： A,2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( ) A与线速度方向始终垂直 B与线速度方向始终相反 C始终指向圆心 D始终保持不变 答案： AC,3.(2011上海市嘉定区一模)如右图所示，洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中错误的是( ) A脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的 B水会从桶中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故 C加快脱水桶转动使角速度增大，脱水效果会更好 D靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好 答案： B,4.在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低如右图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些汽车的运动可看做是做半径为R的圆周运动设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L.已知重力加速度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于( ),答案： B,答案： B,21：世界上平均海拨最高的铁路青藏铁路于2006年7月1日全线贯通假设某新型国产机车总质量为m，沿青藏铁路运行如右图所示，已知两轨间宽度为L，内外轨高度差为h，重力加速度为g，如果机车要进入半径为R的弯道，请问，该弯道处的设计速度为多少最适宜？,解析： 机车在拐弯处可视为做圆周运动，此时向心力是由火车的重力和轨道对火车的支持力来提供的，如右图所示设轨道与水平面的夹角为，则,1.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，这样的设计在当时主要是为了( ) A提高速度 B提高稳定性 C骑行方便 D减小阻力 解析： 这种老式不带链条的自行车，驱动轮为前轮，人蹬车的角速度一定的情况下，由vr可知，车轮半径越大，自行车的速度就越大，所以A正确 答案： A,2.中央电视台今日说法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故家住公路拐弯处的张先生和赵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的场面，第八次有辆卡车冲进赵先生家，造成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，画出的现场示意图如图所示交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是( ),A由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动 B由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动 C公路在设计上可能内(东)高外(西)低 D公路在设计上可能外(西)高内(东)低 解析： 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离心运动，故选项A正确，选项B错误；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，也不会发生事故，故选项C正确 答案： AC,3.“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来如右图所示，已知桶壁的倾角为，车和人的总质量为m，做圆周运动的半径为r.若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力，下列说法正确的是( ),答案： AC,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，常分析两种模型轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：,【3+2 P41-5】,【3+2 P39-l例1】,在2008年8月19日进行了体操男子单杠的决赛，邹凯问鼎冠军，为中国代表团获得2008北京奥运会第41金如图邹凯正完成一个单臂回环动作，且恰好静止在最高点，设邹凯的重心离杠1.60米，体重大约56公斤忽略摩擦力，认为邹凯做的是圆周运动试求：,(1)邹凯在最低点应以多大的速度才能达到如图效果； (2)邹凯在最高、最低点时对杠的作用力,(1)邹凯在最低点应以多大的速度才能达到如图效果； (2)邹凯在最高、最低点时对杠的作用力 答案： (1)8 m/s (2)560 N 2 800 N,如下图所示，轮O1、O3固定在同一转轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径比r1r2r3211，求： (1)A、B、C三点的线速度大小之比vAvBvC； (2)A、B、C三点的角速度之比ABC； (3)A、B、C三点的向心加速度大小之比aAaBaC.,答案： (1)221 (2)121