创新设计》2014届高考物理一轮复习课件：52圆周运动的规律及其应用(65张,含详解.ppt

第2讲 圆周运动的规律及其应用,【思维驱动】 关于质点做匀速圆周运动的下列说法正确的是 ( ) A由a知，a与r成反比 B由a2r知，a与r成正比 C由知，与r成反比 D由2n知，与转速n成正比,匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度 ,(考纲要求),【知识存盘】 1匀速圆周运动 (1)定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长 ，就是匀速圆周运动 (2)特点：加速度大小 ，方向始终指向 ，是变加速运动 (3)条件：合外力大小 、方向始终与 方向垂直且指向圆心,相等,不变,圆心,不变,速度,2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,方向,快慢,【思维驱动】 如图5-2-1所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是 ( ) 图5-2-1,匀速圆周运动的向心力 (考纲要求),A受重力和台面的支持力 B受重力、台面的支持力和向心力 C受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力 D受重力、台面的支持力和静摩擦力 解析 重力与支持力平衡，静摩擦力提供向心力，方向指向转轴 答案 D,方向,大小,m2r,圆心,合力,分力,【思维驱动】 世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5067公里，共有23个弯道，如图5-2-2所示，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是 ( ) 图5-2-2,离心现象 (考纲要求),A是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的 B是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的 C是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的 D由公式Fm2r可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道,【知识存盘】 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,圆周运动,所需向心力,圆周切线方向,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，如图5-2-3所示,mr2,切线方向,mr2,图5-2-3,【典例1】 如图5-2-4所示为皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径是2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中皮带不打滑，则 ( ) 图5-2-4,借题发挥 常见的三种传动方式及特点 1皮带传动：如图5-2-5甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vAvB. 图5-2-5,2摩擦传动：如图5-2-6甲所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vAvB. 图5-2-6 3同轴传动：如图5-2-6乙所示，两轮固定在一起绕同一转 轴转动，两轮转动的角速度大小相等，即AB.,备课札记,考点二 匀速圆周运动的实例分析 【典例2】 铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关还与火车在弯道上的行驶速度v有关下列说法正确的是 ( ) A速率v一定时，r越小，要求h越大 B速率v一定时，r越大，要求h越大 C半径r一定时，v越小，要求h越大 D半径r一定时，v越大，要求h越大,图5-2-8,借题发挥 从动力学角度解决圆周运动问题 1解题思想：凡是做匀速圆周运动的物体一定需要向心力而物体所受外力的合力充当向心力，这是处理该类问题的理论基础,2解题步骤：,备课札记,考点三 水平面内圆周运动的临界问题 【典例3】 如图5-2-9所示，质量为m的木块，用一轻绳拴着，置于很大的水平转盘上，细绳穿过转盘中央的细管，与质量也为m的小球相连，木块与转盘间的最大静摩擦力为其重力的倍(0.2)，当转盘以角速度4 rad/s匀速转动时，要保持木块与转盘相对静止，木块转动半径的范围是多少？(g取10 m/s2),图5-2-9,解析 由于转盘以角速度4 rad/s匀速转动，因此木块做匀速圆周运动所需向心力为Fmr2.当木块做匀速圆周运动的半径取最小值时，其所受最大静摩擦力与拉力方向相反，则有mgmgmrmin2，解得rmin0.5 m；当木块做匀速圆周运动的半径取最大值时，其所受最大静摩擦力与拉力方向相同，则有mgmgmrmax2，解得rmax0.75 m因此，要保持木块与转盘相对静止，木块转动半径的范围是：0.5 mr0.75 m. 答案 0.5 mr0.75 m,借题发挥 求解水平面内圆周运动的临界问题的一般思路 1判断临界状态：认真审题，找出临界状态 2确定临界条件 3选择物理规律：临界状态是一个“分水岭”，“岭”的两边连接着物理过程的不同阶段，各阶段物体的运动形式以及遵循的物理规律往往不同 4列方程求解,备课札记,模型特点 在竖直平面内做圆周运动的物体，按运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类一是无支撑(如球与绳连接，沿内轨道的“过山车”等)，称为“绳(环)约束模型”，二是有支撑(如球与杆连接，在弯管内的运动等)，称为“杆(管道)约束模型” 物体在竖直平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，现就两种模型分析比较如下：,物理建模6 “竖直平面内圆周运动的绳、杆”模型,典例 如图5-2-10所示，2012年8月7日伦敦奥运会体操男子单杆决赛，荷兰选手宗德兰德荣获冠军若他的质量为60 kg，做“双臂大回环”，用双手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动此过程中，运动员到达最低点时手臂受的总拉力至少约为(忽略空气阻力，g10 m/s2) ( ) A600 N B2 400 N C3 000 N D3 600 N,图5-2-10,教你审题,图5-2-11,图5-2-12,A只要h大于R，释放后小球就能通过a点 B只要改变h的大小，就能使小球通过a点后，既可能落回轨道内，又可能落到de面上 C无论怎样改变h的大小，都不可能使小球通过a点后落回轨道内 D调节h的大小，可以使小球飞出de面之外(即e的右侧),一、描述圆周运动的物理量 1. 如图5-2-13所示的齿轮传动装置中，主动轮的齿数z124，从动轮的齿数z28，当主动轮以角速度顺时针转动时，从动轮的运动情况是 ( ) A顺时针转动，周期为2/3 B逆时针转动，周期为2/3 C顺时针转动，周期为6/ D逆时针转动，周期为6/,图5-2-13,图5-2-14,二、匀速圆周运动 3如图5-2-15所示，倾角为30的斜面连接水平面，在水平面上安装半径为R的半圆竖直挡板，质量为m的小球从斜面上高为R/2处静止释放，到达水平面时恰能贴着挡板内侧运动不计小球体积，不计摩擦和机械能损失则小球沿挡板运动时对挡板的压力是 ( ) A0.5mg Bmg C1.5mg D2mg,图5-2-15,4图5-2-16甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施，它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子的下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋若将人和座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO转动，设绳长l10 m，质点的质量m60 kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离d4.0 m，转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角37，不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，sin 370.6，cos 370.8，