高考物理一轮复习 4.3 圆周运动课件.pptVIP

第3节圆周运动 2 一 描述圆周运动的物理量及其相互关系1 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 向心力等 现比较如下表 3 4 5 二 匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较 6 7 三 离心运动1 定义 做圆周运动的物体 在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下 所做的逐渐远离圆心的运动 2 本质 做圆周运动的物体 由于本身的惯性 总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向 3 受力特点 当fn m 2r时 物体做圆周运动 当fn 0时 物体沿切线方向飞出 当fnm 2r时 物体将逐渐靠近圆心 做近心运动 8 9 1 多选 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 连接质点和圆心的半径转过的角度都相等d 在任何相等的时间里 质点运动的平均速度都相同 答案 10 2 某型石英表中的分针与时针可视为做匀速转动 分针的长度是时针长度的1 5倍 则下列说法中正确的是 a 分针的角速度与时针的角速度相等b 分针的角速度是时针角速度的60倍c 分针端点的线速度是时针端点线速度的18倍d 分针端点的向心加速度是时针端点向心加速度的1 5倍 答案 解析 11 3 下列关于离心现象的说法正确的是 a 当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象b 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都消失时 它将做背离圆心的圆周运动c 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将沿切线做直线运动d 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将做曲线运动 答案 解析 12 4 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 则下述判断正确的是 a 角速度为0 5rad sb 转速为1 5r sd 加速度大小为4 m s2 答案 解析 13 5 多选 如图所示 绳子的一端固定在o点 另一端拴一重物在水平面上做匀速圆周运动 a 转速相同时 绳长的容易断b 周期相同时 绳短的容易断c 线速度大小相等时 绳短的容易断d 线速度大小相等时 绳长的容易断 答案 解析 14 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 圆周运动中的运动学分析1 对公式v r的理解当r一定时 v与 成正比 当 一定时 v与r成正比 当v一定时 与r成反比 在v一定时 a与r成反比 在 一定时 a与r成正比 15 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 如图所示 轮o1 o3固定在同一转轴上 轮o1 o2用皮带连接且不打滑 在o1 o2 o3三个轮的边缘各取一点a b c 已知三个轮的半径之比r1 r2 r3 2 1 1 求 1 a b c三点的线速度大小之比va vb vc 2 a b c三点的角速度之比 a b c 3 a b c三点的向心加速度大小之比aa ab ac 答案 1 2 2 1 2 1 2 1 3 2 4 1 16 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 17 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 规律总结 1 传动的类型 1 皮带传动 2 同轴传动 3 齿轮传动 4 摩擦传动 2 传动装置的特点 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 齿轮传动和摩擦传动 皮带 或齿轮 传动和不打滑的摩擦传动的两轮边缘上各点线速度大小相等 18 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 如图所示的齿轮传动装置中 主动轮的齿数z1 24 从动轮的齿数z2 8 当主动轮以角速度 顺时针转动时 从动轮的运动情况是 答案 解析 19 考点一 考点二 例2 对点训练2 考点三 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 20 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 如图所示 旋转秋千 中的两个座椅a b质量相等 通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上 不考虑空气阻力的影响 当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时 下列说法正确的是 a a的速度比b的大b a与b的向心加速度大小相等c 悬挂a b的缆绳与竖直方向的夹角相等d 悬挂a的缆绳所受的拉力比悬挂b的小 答案 解析 21 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 解题探究 圆盘绕竖直中心轴匀速转动时 两座椅具有相同的什么 设缆绳与竖直方向夹角为 缆绳中的拉力ft大小是多少 提示 角速度 22 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 规律总结 1 求解圆周运动的动力学问题做好 三分析 一是几何关系的分析 目的是确定圆周运动的圆心 半径等 二是运动分析 目的是表示出物体做圆周运动所需要的向心力公式 用运动学量来表示 三是受力分析 目的是利用力的合成与分解的知识 表示出物体做圆周运动时外界所提供的向心力 2 圆周运动问题的解题步骤 23 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 如图所示 一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴oo 转动 筒内壁粗糙 筒口半径和筒高分别为r和h 筒内壁a点的高度为筒高的一半 内壁上有一质量为m的小物块 求 1 当筒不转动时 物块静止在筒壁a点受到的摩擦力和支持力的大小 2 当物块在a点随筒匀速转动 且其所受到的摩擦力为零时 筒转动的角速度 24 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 25 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 26 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 圆周运动中的临界问题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 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 27 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练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 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 28 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 解题探究 当 0时 画出小物块受力示意图 并求出小物块所受的向心力 当 1 k 0时 小物块所受静摩擦力的方向向哪 当 1 k 0时 小物块所受静摩擦力的方向向哪 提示 如图所示 提示 摩擦力方向沿罐壁切线向下 提示 摩擦力方向沿罐壁切线向上 29 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 30 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 31 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 规律总结 圆周运动中临界问题的分析 应首先考虑达到临界条件时物体所处的状态 然后分析该状态下物体的受力特点 结合圆周运动的知识 列出相应的动力学方程 32 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 多选 2014 全国理综 20 如图 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 a b一定比a先开始滑动b a b所受的摩擦力始终相等 答案 解析 33 竖直平面内圆周运动的 轻绳 和 轻杆 模型1 模型特点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 一是不受向上的力 如球与绳连接 沿内轨道的 过山车 等 称为 轻绳模型 二是受向上的力 如球与杆连接 小球在管道内运动等 称为 轻杆模型 2 规律分析该类问题常有临界问题 并伴有 最大 最小 刚好 等词语 现对两种模型分析比较如下 34 35 36 例题 多选 如图所示 竖直圆环a半径为r 固定在木板b上 木板b放在水平地面上 b的左右两侧各有一挡板固定在地面上 使b不能左右移动 在环的最低点静止放置一个小球c a b c的质量均为m 给小球一水平向右的瞬时速度v 小球会在环内侧做圆周运动 不计一切摩擦 重力加速度为g 为保证小球能通过环的最高点 且不会使环在竖直方向上跳起 瞬时速度v必须满足 37 解题探究 小球恰能通过最高点时的向心力为多大 提示 fn mg 以环为研究对象 环恰好竖直向上跳起时 小球对环的作用力为多大 提示 2mg 答案 bd 38 39 规律总结 竖直平面内圆周运动临界问题的解题思路 40 跟踪训练 2014 全国理综 17 如图 一质量为m0的光滑大圆环 用一细轻杆固定在竖直平面内 套在大环上质量为m的小环 可视为质点 从大环的最高处由静止滑下 重力加速度大小为g 当小环滑到大环的最低点时 大环对轻杆拉力的大小为 a m0g 5mgb m0g mgc m0g 5mgd m0g 10mg 答案 解析 41 1 2 3 4 1 多选 如图所示 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 5 答案 解析 42 1 2 3 4 2 多选 公路急转弯处通常是交通事故多发地带 如图 某公路急转弯处是一圆弧 当汽车行驶的速率为vc时 汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势 则在该弯道处 a 路面外侧高内侧低b 车速只要低于vc 车辆便会向内侧滑动c 车速虽然高于vc 但只要不超出某一最高限度 车辆便不会向外侧滑动d 当路面结冰时 与未结冰时相比 vc的值变小 5 答案 解析 43 1 2 3 4 5 答案 解析 44 1 2 3 4 4 2015 山东日照一中质检 一轻杆一端固定质量为m的小球 以另一端o为圆心 使小球在竖直面内做半径为r的圆周运动 如图所示 则下列说法正确的是 a 小球过最高点时 杆所受到的弹力可以等于零c 小球过最高点时 杆对球的作用力一定随速度增大而增大d 小球过最高点时