高三物理自主学习讲义 第14课时 匀速圆周运动 向心力 向心加速度 新人教版.doc

高三物理自主学习讲义（第14课时）（匀速圆周运动 向心力 向心加速度）一、双基回顾1匀速圆周运动（1）定义：做圆周运动的物体，如果_，就是匀速圆周运动（2）运动学特征：线速度大小、向心加速度大小不变，但方向时刻改变，线速度方向_，向心加速度方向_，故匀速圆周运动是_运动（3）质点做匀速圆周运动的条件是：_2变速圆周运动（1）定义：线速度的大小、方向均不断变化的圆周运动（2）f合的作用合力沿速度方向的分量产生切向加速度，只改变线速度大小；合力沿半径方向的分量产生向心加速度，只改变线速度方向。3向心力（fn）大小：fn=ma=_方向：指向_作用效果：产生向心加速度，只改变线速度的_，不改变线速度的_。注意：向心力是按效果命名的不是某种性质的力，它可能等于合力，也可能等于合力指向圆心方向的分力4向心加速度(an)大小：an =_方向：指向_意义：描述速度方向_5fn、an、v、t、n之间的关系6匀速圆周运动与变速圆周运动的区别（1）从曲线运动的条件可知，变速圆周运动所受的合外力与速度方向一定不垂直，当速率增大时，物体受的合外力与瞬时速度之间的夹角是锐角，当速率减小时，物体受到的合外力与速度之间的夹角是钝角 例如：用一细线系一小球在竖直平面内做变速圆周运动，在向下加速运动过程的某一位置a和向上减速运动过程的某一位置b，小球的受力情况如图所示比较匀速圆周运动和变速圆周运动受力情况的不同 匀速圆周运动：合外力全部用来提供向心力，合外力指向圆心 变速圆周运动：合外力沿着半径方向的分量提供向心力，合外力不指向圆心（2）解决匀速圆周运动问题依据的规律是牛顿第二定律和匀速圆周运动的运动学公式，解决变速圆周运动问题，除了依据上述规律还需要用到功能关系等注意（1）由于线速度、向心力、向心加速度是矢量，对于匀速圆周运动，它们的大小不变，但方向时刻改变，因此都不是恒定的 （2）做匀速圆周运动的物体所受合外力一定指向圆心且充当向心力，做变速圆周运动的物体所受合外力一定不指向圆心二、过关练习1质点做匀速圆周运动，则 （ ） a在任何相等的时间里，质点的位移都相同 b在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等 c在任何相等的时间里，质点运动的平均速度都相同 d在任何相等的时间里，连接质点和圆心的半径转过的角度都相等2质量为m的木块从半径为r的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使木块的速率不变，那么 （ ） a因为速率不变，所以木块的加速度为零 b木块下滑过程中所受的合外力越来越大 c木块下滑过程中所受的摩擦力大小不变 d木块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心3如图所示，木块p放在水平圆盘上随圆盘一起转动，关于物体所受摩擦力f的叙述正确的是 （ ） af的方向总是指向圆心b圆盘匀速转动时f=0 c在转速一定的条件下，f的大小跟物体到轴o的距离成正比 d在物体与轴o的距离一定的条件下，圆盘匀速转动时，f的大小跟圆盘转动的角速度成正比4如图所示，单摆a摆线长l，小球质量为m，b摆线长2l，小球质量为m，c摆线长l小球质量为2rn，三者都由水平位置自由释放若三根线能承受的最大拉力相同如果单摆a小球摆到悬点正下方时刚好被拉断，则单摆b、c在小球摆向悬点正下方的过程中，悬线的情况为 ( )ab和c都被拉断bb被拉断，而c未被拉断cc被拉断，而b未被拉断d条件不足，无法判断5如图所示，质量均为m的两个小球a、b套在光滑水平直杆p上，整个直杆被固定在竖直转轴上，并保持水平，两球间用劲度系数为k，自然长度为l的轻质弹簧连接在一起，a球被轻质细绳拴在竖直转轴上，细绳长度也为l，现欲使横杆ab随竖直转轴一起在水平面内匀速转动，其角速度为，求：（1）当弹簧长度稳定后，细绳的拉力和弹簧的总长度各为多大？（2）将线突然烧断瞬间两球加速度各多大？6如图所示，细绳一端系着质量m=0.6kg的物体，静止在水平面，另一端通过光滑小孔系着质量m=0.3kg的物体，m与圆孔距离为0.2m，并知m和水平面的最大静摩擦力为2n，现使此平面绕中心轴线转动，问角速度在什么范围m会处于静止状态？（g取10m/s2）7如图所示，质量为m的小球置于正方体的光滑硬质盒子中，盒子的边长略大于球的直径某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气阻力不计，问： （1）要使盒子在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，则该盒子做匀速圆周运动的周期为多少？（2）若盒子以第（1）问中周期的做匀速圆周运动，则当盒子运动到图示球心与o点位于同一水平位置时，小球对盒子的哪些面有作用力，作用力为多大？8如图所示，m是水平放置的半径足够大的圆盘，绕过其圆心的竖直轴oo匀速转动，以经过o水平向右的方向作为x轴的正方向在圆心o正上方距盘面高为h处有一个正在间断滴水的容器，在t=0时刻开始随传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动，速度大小为v已知容器在t=0时滴下第一滴水，以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴一滴水求：（1）每一滴水经多长时间滴落到盘面上？（2）要使每一滴水在盘面上的落点都位于一条直线上，圆盘转动的最小角速度。（3）第二滴水与第三滴水在盘面上的落点间的最大距离s9如图所示，表面粗糙的圆盘以恒定角速度匀速转动，质量为m的物体与转轴间系有一轻质弹簧已知弹簧的原长大于圆盘半径，弹簧的劲度系数为k，物体在距转轴r处恰好能随圆盘一起