高中物理 第二章 匀速圆周运动本章总结课件 教科版必修2.ppt

本章总结 专题整合 知能导图 高考前线 知能导图单元回眸 构建体系 专题整合归类解析 提炼方法 专题一竖直平面内的圆周运动问题 竖直平面内的圆周运动 往往是典型的变速圆周运动 对于物体在竖直平面内的变速圆周运动问题 中学阶段只分析通过最高点和最低点的情况 在解答竖直面内的圆周运动问题时 对球在最高点的临界情况 要注意两类模型的区别 绳和杆 绳只能提供拉力 而杆既能提供拉力又能提供支持力 典例1 长度为0 5m的轻杆oa绕o点在竖直平面内做圆周运动 a端连着一个质量m 2kg的小球 求在下述的两种情况下 通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向 g取10m s2 1 杆做匀速圆周运动的转速为2 0r s 思路点拨 1 无法确定杆对小球作用力方向时 可应用假设法来分析 先假设杆对小球作用力的方向 若计算结果为正值 则杆对小球的作用力方向就是假设的方向 若计算结果为负值 则杆对小球的作用力方向与假设的方向相反 解析 假设杆对小球作用力的方向向下 则小球在最高点的受力如图所示 1 杆的转速为2 0r s时 2 n 4 rad s由牛顿第二定律得f mg m 2l故小球所受杆的作用力f m 2l mg 2 42 2 0 5 10 n 138n即杆对小球提供了138n的拉力由牛顿第三定律知 小球对杆的拉力大小为138n 方向竖直向上 答案 1 138n 方向竖直向上 2 杆做匀速圆周运动的转速为0 5r s 思路点拨 2 杆对小球的作用力与小球对杆的作用力的大小相等 方向相反 解析 2 杆的转速为0 5r s时 2 n rad s同理可得小球所受杆的作用力f m 2l mg 2 2 0 5 10 n 10n 力f 为负值表示它的方向与受力分析中所假设的方向相反 由牛顿第三定律知 小球对杆的压力大小为10n 方向竖直向下 答案 2 10n 方向竖直向下 教师备用 例1 1 多选 如图所示 长为l的轻杆 一端固定一个小球 另一端固定在光滑的水平轴上 使小球在竖直面内做圆周运动 关于最高点的速度v 下列说法正确的有 a v的极小值为b v由零逐渐增大 向心力也增大c 当v由逐渐增大时 杆对小球的弹力逐渐增大d 当v由逐渐减小时 杆对小球的弹力逐渐增大 bcd 拓展变式1 1 多选 用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动 则下列说法正确的是 a 小球在圆周运动的最高点时绳子的拉力可能为零b 小球在圆周运动的最高点时速度一定是c 小球在圆周运动的最低点时绳子的拉力一定大于重力d 小球在圆周运动的最高点时所受向心力一定是重力 解析 小球在圆周运动的最高点时可能拉力刚好为零 重力充当向心力 a对 d错 只有在最高点拉力为零时速度才为 b错 在最低点时拉力与重力的合力作向心力 c对 ac 专题二圆周运动与平抛运动的综合问题 典例2 如图所示 竖直平面内的圆弧形不光滑管道半径r 0 8m a端与圆心o等高 ad为水平面 b点为管道的最高点且在o的正上方 一个小球质量m 0 5kg 在a点正上方高h 2 0m处的p点由静止释放 自由下落至a点进入管道并通过b点 过b点时小球的速度vb为4m s 小球最后落到ad面上的c点处 不计空气阻力 g取10m s2 求 1 小球过a点时的速度va的大小 2 小球过b点时对管壁的压力 3 落点c到a点的距离 思维导图 教师备用 例2 1 如图所示 一个人用一根长1m 只能承受74n拉力的绳子 拴着一个质量为1kg的小球 在竖直平面内做圆周运动 已知圆心o离地面的高度为h 6m 转动中小球在最低点时绳子恰好断了 g取10m s2 1 绳子断时小球运动的角速度为多大 答案 1 8rad s 2 绳断后 小球落地点与抛出点间的水平距离是多少 答案 2 8m 拓展变式2 1 如图所示 在光滑水平面上一小球以某一速度运动到a点时遇到一段半径为r的圆弧曲面ab后 落到水平地面的c点 已知小球没有跟圆弧曲面的任何点接触 则b c的最小距离为 d 高考前线真题体验 小试身手 1 2015 全国 卷 22 某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验 所用器材有 玩具小车 压力式托盘秤 凹形桥模拟器 圆弧部分的半径为r 0 20m 完成下列填空 1 将凹形桥模拟器静置于托盘秤上 如图 a 所示 托盘秤的示数为1 00kg 2 将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时 托盘秤的示数如图 b 所示 该示数为kg 3 将小车从凹形桥模拟器某一位置释放 小车经过最低点后滑向另一侧 此过程中托盘秤的最大示数为m 多次从同一位置释放小车 记录各次的m值如下表所示 4 根据以上数据 可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为n 小车通过最低点时的速度大小为m s 重力加速度大小取9 80m s2 计算结果保留2位有效数字 解析 2 托盘秤的最小刻度为0 1kg 读数要估读到0 01kg 示数为1 40kg 4 小车经过凹形桥最低点时对桥的压力fn g m桥g 1 81 1 00 9 80n 7 9n 小车通过最低点时受到的支持力fn fn 7 9n 小车质量m车 1 40kg 1 00kg 0 40kg 由fn m车g m车 解得v 1 4m s 答案 2 1 40 4 7 91 4 2 2014 安徽卷 19 如图所示 一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度 转动 盘面上离转轴距离2 5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止 物体与盘面间的动摩擦因数为 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 盘面与水平面的夹角为30 g取10m s2 则 的最大值是 c 解析 小物体运动到最低点时最容易与匀质圆盘发生相对运动 在最低点当 最大时 小物体与匀质圆盘存在最大静摩擦力 由牛顿第二定律可知 cos sin mg m 2r 解得 1 0rad s 故选项c正确 3 2016 浙江卷 20 多选 如图所示为赛车场的一个水平 梨形 赛道 两个弯道分别为半径r 90m的大圆弧和r 40m的小圆弧 直道与弯道相切 大 小圆弧圆心o o 距离l 100m 赛车沿弯道路线行驶时 路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2 25倍 假设赛车在直道上做匀变速直线运动 在弯道上做