高考物理大一轮复习 4.3圆周运动课件 新人教版.ppt

考点一圆周运动中的运动学分析 考点二匀速圆周运动中的动力学分析 考点三圆周运动中的临界问题 考点 第四章曲线运动万有引力与航天 高三物理一轮复习 第3节圆周运动 1 匀速圆周运动的条件和性质 多选 质点做匀速圆周运动时 下列说法正确的是 a 速度的大小和方向都改变b 匀速圆周运动是匀变速曲线运动c 当物体所受合力全部用来提供向心力时 物体做匀速圆周运动d 向心加速度大小不变 方向时刻改变 匀速圆周运动是速度大小不变 方向时刻改变 合外力指向圆心全部提供向心加速度的非匀变速曲线运动 加速大小不变 方向时刻指向圆心 故选项c d正确 解析 答案 基础自测 cd 2 匀速圆周运动的向心力分析 如图所示 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 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 硬币随转台转动时 除受重力 支持力外 还受指向转轴的静摩擦力作用 故d正确 基础自测 解析 答案 图片显 隐 d 3 描述匀速圆周运动的物理量的理解 多选 一质点做匀速圆周运动 其线速度大小为4m s 转动周期为2s 则 a 角速度为0 5rad sb 转速为0 5r s 基础自测 解析 答案 bcd 4 离心现象的理解 2015 兰州模拟 如图所示 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的向心力很大的缘故c 加快脱水桶转动角速度 脱水效果会更好d 靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好 水滴依附衣物的附着力是一定的 当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时 水滴被甩掉 b错误 脱水过程中 衣物做离心运动而甩向桶壁 a正确 角速度增大 水滴所需向心力增大 脱水效果更好 c正确 周边的衣物因圆周运动的半径r更大 在 一定时 所需向心力比中心的衣物大 脱水效果更好 d正确 基础自测 解析 答案 图片显 隐 b 一 描述圆周运动的物理量1 线速度 描述物体圆周运动快慢 2 角速度 描述物体转动快慢 3 周期和频率 描述物体 教材梳理 转动快慢 4 向心加速度 描述 变化快慢的物理量 3 方向 总是沿半径方向指向 时刻在改变 即向心力是一个变力 4 来源 向心力可以由一个力提供 也可以由几个力的 提供 还可以由一个力的 提供 教材梳理 方向 大小 m 2r 线速度方向 圆心 合力 分力 三 圆周运动 向心运动和离心运动1 匀速圆周运动与非匀速圆周运动两种运动具体比较见下表 教材梳理 不变 不断变化 2 离心运动 1 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 2 受力特点 如图所示 当f 时 物体做匀速圆周运动 当f 0时 物体沿 飞出 当fmr 2时 物体逐渐向 靠近 做 运动 教材梳理 圆周切 线方向 mr 2 切线方向 mr 2 圆心 向心 1 圆周运动各物理量间的关系 考点一圆周运动中的运动学分析 考点阐释 考点阐释 考点一圆周运动中的运动学分析 1 2015 广州调研 多选 如右图所示 当正方形薄板绕着过其中心o并与板垂直的转动轴转动时 板上a b两点 a 角速度之比 a b 1 1 题组设计 解析 答案 图片显 隐 ad 考点一圆周运动中的运动学分析 2 2015 荆州模拟 如图所示 a b是两个摩擦传动轮 两轮半径大小关系为ra 2rb 则两轮边缘上的 a 角速度之比 a b 2 1b 周期之比ta tb 1 2c 转速之比na nb 1 2d 向心加速度大小之比aa ab 2 1 题组设计 解析 答案 图片显 隐 c 考点一圆周运动中的运动学分析 3 多选 如图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 a a点和b点的线速度大小相等b a点和b点的角速度大小相等c a点和c点的线速度大小相等d a点和d点的向心加速度大小相等 题组设计 解析 答案 图片显 隐 cd 考点一圆周运动中的运动学分析 常见的三种传动方式及特点 1 皮带传动 如图1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va vb 2 摩擦传动 如图2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va vb 规律总结 考点一圆周运动中的运动学分析 图2 图2 3 同轴传动 如图2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 a b 规律总结 考点一圆周运动中的运动学分析 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 先确定圆周运动的轨道所在的平面 确定圆心的位置 2 再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 考点二匀速圆周运动中的动力学分析 考点阐释 3 解决动力学问题要注意三个方面的分析 1 几何关系的分析 目的是确定圆周运动的圆心 半径等 2 运动分析 目的是表示出物体做圆周运动所需要的向心力 3 受力分析 目的是利用力的合成与分解知识 表示出物体做圆周运动时 外界所提供的向心力 考点阐释 考点二匀速圆周运动中的动力学分析 1 多选 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 题组设计 解析 答案 图片显 隐 ac 考点二匀速圆周运动中的动力学分析 2 如图所示 在光滑的水平面上有两个质量相同的a球和b球 a b之间以及b球与固定点o之间分别用两段轻绳相连 二者以相同的角速度绕着o点做匀速圆周运动 如果ob 2ab 则绳ob与绳ba的张力大小之比为 a 2 1b 2 3c 5 3d 5 2 设ab ob段拉力分别为f1 f2 ab ob的长度分别为r和2r 则a球运动的半径为3r 二者以相同的角速度绕着o点做匀速圆周运动 a球在水平方向只受ab段拉力f1 对a 由牛顿第二定律得f1 m 2 3r b球在水平方向受ob段指向圆心的拉力为f2 受ba段背离圆心的拉力为f1 对b 由牛顿第二定律得f2 f1 m 2 2r 由 式得f2 f1 5 3 因此本题正确选项为c 题组设计 解析 答案 图片显 隐 c 考点二匀速圆周运动中的动力学分析 动力学解题步骤一般为 1 确定研究对象 确定轨道平面和圆心位置 从而确定向心力的方向 2 选定向心力方向为正方向 3 受力分析 不要把向心力作为某一性质的力进行分析 4 由牛顿第二定律列方程 5 求解并说明结果的物理意义 规律总结 考点二匀速圆周运动中的动力学分析 临界问题广泛地存在于中学物理中 解答临界问题的关键是准确判断临界状态 再选择相应的规律灵活求解 其解题步骤为 1 判断临界状态 有些题目中有 刚好 恰好 正好 等字眼 明显表明题述的过程存在着临界点 若题目中有 取值范围 多长时间 多大距离 等词语 表明题述的过程存在着 起止点 而这些起止点往往就是临界状态 若题目中有 最大 最小 至多 至少 等字眼 表明题述的过程存在着极值 这个极值点也往往是临界状态 2 确定临界条件 判断题述的过程存在临界状态之后 要通过分析弄清临界状态出现的条件 并以数学形式表达出来 考点三圆周运动中的临界问题 考点阐释 3 选择物理规律 当确定了物体运动的临界状态和临界条件后 对于不同的运动过程或现象 要分别选择相对应的物理规律 然后再列方程求解 考点阐释 考点三圆周运动中的临界问题 题组设计 解析 答案 图片显 隐 c 小物块恰好滑动时 应在a点 对滑块受力分析 由牛顿第二定律得 mgcos30 mgsin30 m 2r 解得 1 0rad s c正确 考点三圆周运动中的临界问题 题组二水平转盘转动问题2 2014 高考新课标全国 卷 多选 如图所示 两个质量均为m的小木块a和b 可视为质点 放在水平圆盘上 a与转轴oo 的距离为l b与转轴的距离为2l 木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍 重力加速度大小为g 若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动 用 表示圆盘转动的角速度 下列说法正确的是 题组设计 解析 答案 图片显 隐 ac 考点三圆周运动中的临界问题 题组设计 解析 考点三圆周运动中的临界问题 题组三圆锥摆模型转动问题3 如图所示 半径为r的半球形陶罐 固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上 转台转轴与过陶罐球心o的对称轴oo 重合 转台以一定角速度 匀速旋转 一质量为m的小物块落入陶罐内 经过一段时间后 小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止 它和o点的连线与oo 之间的夹角 为60 重力加速度大小为g 题组设计 解析 考点三圆周运动中的临界问题 1 若 0 小物块受到的摩擦力恰好为零 求 0 2 若 1 k 0 且0 k 1 求小物块受到的摩擦力大小和方向 2 若 0 1 k 时 物块有向下滑的趋势 摩擦力沿罐壁切线向上 受力如图乙所示 y方向 受力平衡 有fncos60 ff1cos30 mg 题组设计 解析 考点三圆周运动中的临界问题 x方向 根据牛顿第二定律有fnsin60 ff1sin30 m 1 k 0 2rsin60 y方向 受力平衡 有fn cos60 ff2sin60 mg 题组设计 解析 考点三圆周运动中的临界问题 题组设计 解析 答案 考点三圆周运动中的临界问题 规律总结 分析圆周运动问题的基本思路 考点三圆周运动中的临界问题 圆周运动的运动学分析和动力学分析是本节的重点 难点 也是高考的热点 以下两点是做好两类分析的关键 1 运动学分析 名师 微点拨 2 动力学分析 1 审清题意 确定研究对象 明确物体做圆周运动的平面是至关重要的一环 2 分析物体的受力情况 画出受力示意图 确定向心力的来源 3 根据牛顿运动定律及向心力公式列方程 竖直平面内圆周运动的 轻绳 轻杆 模型概述 在竖直平面内做圆周运动的物体 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 轻绳模型 二是有支撑 如球与杆连接 小球在弯