高考物理一轮复习 第四章第三节 圆周运动课件 人教版.ppt

第三节圆周运动 本节目录 基础梳理 自学导引 要点透析 直击高考 考点探究 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 技法提炼 思维升华 思考感悟1 由a v2 r和a 2r得出a与r既成正比 又成反比的结论是否正确 线速度方向 向心加速度 二 匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较名师点拨 匀速圆周运动既不是速度不变 也不是匀变速曲线运动 而是变加速曲线运动 三 离心运动1 定义 做 运动的物体 在合力 或者 提供圆周运动所需的向心力的情况下 就做逐渐 圆心的运动 2 原因 做圆周运动的物体 由于本身的 总有沿着圆周 方向飞出去的倾向 圆周 突然消失 不足以 远离 惯性 切线 3 供需关系与运动如图所示 f为实际提供的向心力 则 1 当 时 物体做匀速圆周运动 2 当 时 物体沿切线方向飞出 3 当 时 物体逐渐远离圆心 4 当 时 物体逐渐靠近圆心 f m 2r f 0 f m 2r f m 2r 思考感悟2 物体做离心运动是受到了离心力的作用吗 提示 不是 而是物体受到的力小于所需向心力的缘故 2 传动装置特点 1 同轴传动 固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同 2 皮带传动 不打滑的摩擦传动和皮带 或齿轮 传动的两轮边缘上各点线速度大小相等 特别提醒 1 在讨论v r三者关系时 应采用控制变量法 即保持其中一个量不变来讨论另外两个量的关系 2 在处理传动装置中各量间的关系时 应首先明确传动的方式及传动的特点 即时应用1 2013 泰安模拟 如图所示 两个啮合齿轮 小齿轮半径为10cm 大齿轮半径为20cm 大齿轮中c点离圆心o2的距离为10cm a b分别为两个齿轮边缘上的点 则a b c三点的 a 线速度之比为1 1 1b 角速度之比为1 1 1c 向心加速度之比为4 2 1d 转动周期之比为2 1 1 二 圆周运动中的动力学分析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 确定圆周运动的轨道所在的平面 确定圆心的位置 2 分析物体的受力情况 找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力 3 圆周运动的向心力分解图 即时应用2如图所示 长为l的细绳一端固定 另一端系一质量为m的小球 给小球一个合适的初速度 小球便可在水平面内做匀速圆周运动 这样就构成了一个圆锥摆 设细绳与竖直方向的夹角为 下列说法中正确的是 a 小球受重力 绳的拉力和向心力作用b 小球做圆周运动的半径为lc 越大 小球运动的速度越大d 越大 小球运动的周期越大 三 竖直面内圆周运动的临界问题分析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 即时应用3有一长度为l 0 50m的轻质细杆oa a端有一质量为m 3 0kg的小球 如图所示 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度是2 0m s g取10m s2 则此时细杆oa受到 a 6 0n的拉力b 6 0n的压力c 24n的拉力d 24n的压力 考点1水平面内的圆周运动小球在半径为r的光滑半球内做水平面内的匀速圆周运动 试分析图中的 小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角 与线速度v 周期t的关系 小球的半径远小于r 思路点拨 分析小球的受力情况 确定小球向心力的来源 利用牛顿第二定律列方程求解 答案 见解析 方法总结 解答有关圆周运动问题时 必须做好关键的几步 1 对研究对象受力分析 确定好向心力的来源 2 确定圆周运动的轨迹和半径 3 利用牛顿运动定律列方程 考点2竖直面内的圆周运动问题如图所示 lmpq是光滑轨道 lm水平 长为5 0m mpq是一半径为r 1 6m的半圆 qom在同一竖直线上 在恒力f作用下 质量m 1kg的物体a由静止开始运动 当达到m时立即停止用力 欲使a刚好能通过q点 则力f大小为多少 g取10m s2 答案 8n 规律总结 1 正确理解a物体 刚好能通过q点 含义是解决本题的关键 常用来表达临界状态的词语还有 恰好 恰能 至少 至多 等 同学们在审题时必须高度注意 小球沿圆弧m p q通过最高点q时 应服从圆周运动的规律 即应从向心力与线速度的关系求解小球经过q点的临界速度 2 圆周运动常与机械能守恒定律 动能定理 电荷在磁场中的偏转等知识相联系 构成综合性较强的题目 考点3圆周运动的临界问题分析如图所示 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 小球以速度v绕圆锥体轴线在水平面内做匀速圆周运动 思路点拨 当小球做圆周运动的速度v足够大时 小球有可能脱离圆锥体表面 因此应当求出临界速度 然后对 1 2 问中的速度下小球的运动情况做出判断 答案 见解析 名师归纳 有关圆周运动的临界问题一般有两类 一类是提供向心力的某个力出现临界值 另一类是物体的速度出现临界值 有些题目是根据临界状态列方程求解 有些题目是根据跨越临界点后物体所处状态或运动规律列方程求解 跟踪训练如图所示 用细绳一端系着的质量为m 0 6kg的物体a静止在水平转盘上 细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔o吊着质量为m 0 3kg的小球b a的重心到o点的距离为0 2m 若a与转盘间的最大静摩擦力为ff 2n 为使小球b保持静止 求转盘绕中心o旋转的角速度 的取值范围 g取10m s2 答案 2 9rad s 6 5rad s 范例 如图为测定子弹速度的装置 两个薄圆盘分别装在一个迅速转动的轴上 两盘平行 若圆盘以转速3600r min旋转 子弹以垂直圆盘方向射来 先打穿第一个圆盘 再打穿第二个圆盘 测得两盘相距1m 两盘上被子弹穿过的半径夹角15 则子弹的速度的大小为 真知灼见 1 多解原因 因匀速圆周运动具有周期性 使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生 这将造成多解 2 多解问题模型 常涉及两个物体的两种不同的运动 其中一个物体做匀速圆周运动 另一个物体做其他形式的运动 由于涉及两个物体的运动是同时进行的 因此求解的基本思路是依据等时性建立等式求出待求量 范例 14分 如图所示 两个水平放置的带电平行金属板的匀强电场中 一长为l的绝缘细线一端固定在o点 另一端拴着一个质量为m 带有一定电量的小球 小球原来静止 当给小球某一速度后 它可绕o点在竖直平面内做匀速圆周运动 若两板间电压增大为原来的4倍 求 1 要使小球从c点开始在竖直平面内做圆周运动 开始至少要给小球多大的速度 2 在运动过程中细线所受的最大拉力 寻规探法批注 在竖直平面内做匀速圆周运动 说明电场力与重力恰好等大反向 等效于小球只受绳的拉力 批注 电压增大 电场力大于重力 两者的合力向上 等效重力为 f电 mg c点为等效 最高点 d点为等效 最低点 批注 在c点 绳的拉力恰好为0时 所需速度最小 批注 在等效最低点 绳的拉力最大 方法提炼