湖南省高考历史一轮复习 第4章 第3节 圆周运动及其应用课件 粤教版.ppt

第3节圆周运动及其应用 例1 双选 如图4 3 1所示为一皮带传动装置 右轮的半径为r a是它边缘上的一点 左侧大轮的半径为4r 小轮的半径为2r c点和d点分别位于小轮和大轮边缘上 b点在小轮距中心距离为r处 若在传动过程中 皮带不打滑 则 a a点和b点线速度的大小相等b a点和b点角速度的大小相等c a点和c点线速度的大小相等d c点和d点角速度的大小相等 线速度 角速度 周期 频率的关系 图4 3 1 答案 cd 2 当角速度相同时 半径大的线速度大 且线速度大小与半径成正比 如图甲所示 3 当线速度大小相同时 半径大的角速度小 半径小的角速度大 且半径与角速度成反比 如图乙所示 例2 如图4 3 2所示 半径为r的圆板做匀速转动 当半径ob转到某一方向时 在圆中心正上方高h以平行于ob的方向水平抛出一球 要使小球与圆板只碰撞一次 且落点为b 求 1 小球的初速度的大小 2 圆板转动的角速度 圆周运动与平抛运动结合 图4 3 2 点评 本题是匀速圆周运动和平抛运动相结合的题目 时间是联系两个运动的桥梁 了解匀速圆周运动的周期性是正确解此题的关键 也是解圆周运动问题时必须思考的问题 1 错误地认为匀速圆周运动是匀速运动或匀变速运动 匀速圆周运动实际上是一种变加速运动 2 不理解 任何做圆周运动的物体都需要向心力 对物体进行正确的受力分析时错误地认为物体还受到一个向心力的作用 3 死记硬背向心力的几种公式 不能正确理解线速度 角速度 周期 半径之间的联系 例3 单选 一小物块由高处自由下落 从内壁粗糙的半球形的碗边的a点滑入碗中 由于摩擦力的作用 在下滑的过程中小物块的速率恰好保持不变 如图4 3 3所示 则在下滑的过程中 a 小物块所受合外力为零b 小物块所受合外力越来越大c 小物块所受合外力大小不变 方向时刻改变d 小物块所受摩擦力大小不变 图4 3 3 错解 d 错解分析 误认为做匀速圆周运动的物体处于平衡状态而错选a 错误地由光滑圆轨道内小物块在最低点时向心力最大的结论直接选b 不能对物块进行全面的受力分析和力的变化分析 不能从另一角度思考 重力沿切线的分力总等于滑动摩擦力 认为物块做圆周运动时向心力大小恒定 并将此向心力当成轨道支持力n 由f fn判断摩擦力大小不变而错选d 正解 匀速圆周运动的性质是变加速曲线运动 加速度大小不变 方向时刻改变 速度也时刻在变 故合力不可能为零 a错 由于物块速率不变做匀速圆周运动 所受合外力大小不变 只是方向时刻改变 b错c对 进行受力分析得 小物块同时受重力g 曲面的支持力fn 摩擦力f三个力的作用 f始终垂直于fn 速度大小不变 可知摩擦力f始终等于重力g的切向分力 通过受力分析可知 在物体下落到碗底之前所受摩擦力一直减小 d错 答案 c 纠错心得 对于运动状态比较复杂的问题 如果能选几个位置进行正确的受力分析 就可找到正确答案 如本题抓住向心力大小不变 向心力又是物体做匀速圆周运动时所受的合力 支持力的方向时刻在改变 问题也会变得更加简单 例4 如图4 3 4所示 小球质量为0 8kg 用两根长0 5m的细绳拴住并系在竖直杆上的a b两点 a b的长度为0 8m 当直杆转动带动小球在水平面内绕杆以40rad s的角速度匀速转动时 求上下两根绳上的张力 题型一物体在水平面内做圆周运动 图4 3 4 切入点 以小球为研究对象 当 较大时 bc绳被拉直 但小球受重力mg 绳ac的拉力f1和bc绳拉力f2三个力作用做圆周运动 分析圆周运动要做好两个分析 分析受力情况 选择指向圆心方向为正方向 在向心方向上求合外力 分析运动情况 看物体做哪种性质的圆周运动 匀速圆周运动还是变速圆周运动 确定圆心和半径 然后将牛顿第二定律和向心力公式相结合 列方程 此外要注意建立和整合模型 如本题与火车转弯 高速路上的汽车转弯 在漏斗形容器内物体的运动 飞车走壁 等都属于圆锥摆模型 同属于水平面内的匀速圆周运动 跟踪训练1有一水平放置的圆盘 上面放一劲度系数为k的弹簧 如图4 3 5所示 弹簧的一端固定于轴o上 另一端挂一质量为m的物体a 物体与盘面间的动摩擦因数为 开始时弹簧未发生形变 长度为r 求 1 盘的转速n0多大时 物体a开始滑动 2 当转速达到2n0时 弹簧的伸长量 x是多少 图4 3 5 例5 如图4 3 6所示 位于竖直平面内的光滑轨道 由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成 圆形轨道的半径为r 一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑 然后沿圆形轨道运动 要求物块能通过圆形轨道的最高点 且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg g为重力加速度 求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围 题型二物体在竖直面内做圆周运动 图4 3 6 切入点 本题需注意临界条件的挖掘 物体 恰能 能过最高点的条件是什么 还要满足在最高点的压力不超过5mg 思维拓展 本题考查了对圆周运动的分析及物体运动到圆周最高点的临界条件 做题时易忽略物体通过最高点必须满足一定的临界条件 在竖直面的圆周运动 对应不同的情况 如绳拉物体 杆拉物体 光滑轨道的内侧 轨道外侧 有不同的临界条件 跟踪训练2小明为了研究物体在竖直面内做圆周运动的情况 站在力的传感器上让一轻绳拴一小球在竖直平面内做圆周运动 设小明的质量为m 轻绳长为l 小球质量为m 现让小球在竖直平面内做匀速圆周运动 当球过最高点时速率为v 则此时人对地面的压力是多少 1 单选 2009 上海卷 如图4 3 7所示为一种早期的自行车 这种下带链条传动的自行车前轮的直径很大 这样的设计在当时主要是为了 a 提高速度b 提高稳定性c 骑行方便d 减小阻力 a 图4 3 7 答案 c 图4 3 8 图4 3 9 a 4 单选 2010 上海宝山区 如图4 3 10所示 光滑绝缘的水平桌面上有a b两个带电小球 a球固定不动 给b球一个垂直ab连线方向的初速度v0 有关b球在水平桌面上运动 不可能发生的情况是 a 速度 加速度都变小b 速度 加速度都变大c 速度变小 加速度变大d 速度的大小和加速度的大小都不变 图4 3 10 c 5 如图4 3 11所示的过山车是一项