高考物理专题曲线运动-圆周运动及应用.ppt

一、描述圆周运动的物理量及其相互关系描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、转速、向心加速度等，现比较如下表：,快慢,相切,转动快慢,一圈,圈数,方向,快慢,圆心,m2r,方向,大小,圆心,(1)对于某一确定的匀速圆周运动而言，角速度()、周期(T)是恒定不变的(2)向心力是一种“效果力”，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某一个力的分力，方向时刻指向圆心,二、匀速圆周运动(1)定义：线速度的的圆周运动(2)特点：线速度的大小，角速度、周期和频率都是恒定不变的，向心加速度和向心力的也是恒定不变的(3)性质：匀速圆周运动是速度大小而方向时刻改变的非匀变速曲线运动，并且加速度大小，方向指向，所以加速度时刻在改变,大小不变,不变,大小,不变,不变,圆心,(4)条件：合外力大小不变，方向始终与速度垂直(5)两个特例同一转动圆盘(或物体)上各点的相同皮带连接的两轮不打滑时，轮缘上各点的大小相等,角速度,线速度,三、离心运动定义：做圆周运动的物体，在所受合力突然消失或不足以提供圆周运动所需的的情况下，就做逐渐圆心的运动,向心力,远离,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、弹力、摩擦力、磁场力或电场力等各种力，也可以是几个力的合力或某一个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个“向心力”,2向心力的确定首先确定圆周运动的轨道所在的平面；其次找出轨道圆心的位置；然后分析做圆周运动的物体所受的力，并作出受力图；最后找出这些力指向圆心的合力就是向心力,1如图422所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是(),A绳的拉力B重力和绳的拉力的合力C重力和绳的拉力的合力沿绳方向的分力D绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力,答案：CD,临界问题总是出现在变速圆周运动中，而竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动，其常见模型有轻绳模型和轻杆模型现比较如下：,1.绳模型和杆模型过最高点的临界条件不同，其原因是绳不能有支撑力，而杆可有支撑力2对于杆模型，在最高点时，如果不知是支撑力还是拉力，此时可假设，然后根据其方向再确定,1长度为L0.50m的轻质细杆OA，A端有一质量为m3.0kg的小球，如图423所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是2.0m/s，g取10m/s2，则此时细杆OA受到()A6.0N的拉力B6.0N的压力C24N的拉力D24N的压力,解析：法一：设小球以速率v0通过最高点时，球对杆的作用力恰好为零，即mgm，得v0m/sm/s.由于v2.0m/sm/s，可知过最高点时，球对细杆产生压力，则杆对球的作用力方向向上小球的受力情况如图甲所示由牛顿第二定律mgFNm，得FNmgm3.0(10)N6.0N.即细杆OA受到6.0N的压力,法二：设杆对小球的作用力为FN(由于方向未知，可以设为向下)，对小球进行受力分析如图乙所示由向心力公式得FNmgm，则FNmmg(3.03.010)N6.0N.负号说明FN的方向与假设方向相反，即向上，即杆对球作用力为6.0N的支持力由牛顿第三定律可知细杆OA受到6.0N的压力,答案：B,2在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是108km/h.汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面间的最大静摩擦力为车重的0.6倍取g10m/s2，试问：汽车在这种高速公路的水平弯道上安全拐弯时，其弯道的最小半径是多少？,解析：汽车在水平弯道上拐弯时，向心力由静摩擦力来提供，但不能超过最大静摩擦力；汽车在水平路面上拐弯，可视为汽车做匀速圆周运动，恰好不滑动时有：0.6mgm，将v30m/s代入，得最小弯道半径r150m.,如图427所示，在光滑的圆锥体顶端用长为l的细线悬挂一质量为m的小球圆锥体固定在水平面上不动，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为30.小球以速率v绕圆锥体轴线在水平面内做匀速圆周运动,(1)当v1时，求线对小球的拉力；(2)当v2时，求线对小球的拉力,解题样板如图428甲所示，小球在锥面上运动，当支持力FN0时，小球只受重力mg和线的拉力FT的作用，其合力F应沿水平面指向轴线，由几何关系知Fmgtan30又Fmm由两式解得v,(1)因为v1v0，所以小球与锥面接触并产生弹力FN，此时小球受力如图428乙所示根据牛顿第二定律有FTsinFncosFTcosFNsinmg0由两式解得FT1.03mg,(2)因为v2v0，所以小球与锥面脱离并不接触，设此时线与竖直方向的夹角为，小球受力如图428丙所示则FTsinFTcosmg0由两式解得FT2mg,2(2010东北师大附中模拟)如图4210所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时，由于球对轻杆有作用，使轻杆发生了微小形变，关于轻杆的形变量与球在最高点时的速度大小关系，下列说法正确的是()A形变量越大，速度一定越大B形变量越大，速度一定越小C形变量为零，速度一定不为零D速度为零，可能无形变,答案：c,3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率v有关下列说法正确的是()Av一定时，r越小则要求h越大Bv一定时，r越大则要求h越大Cr一定时，v越小则要求h越大Dr一定时，v越大则要求h越大,答案：AD,4小球质量为m，用长为L的轻质细线悬挂在O点，在O点的正下方处有