江苏省湛江市高三物理科高考备考研讨会粤沪版公开.ppt

高中物理第二轮专题复习圆周类问题 关注高考 匀速圆周运动是一种常见运动 自然界中大到天体 小到原子内部都跟匀速圆周运动有关 因而是每年高考的热点问题 解圆周运动的问题一般要涉及到受力分析 牛顿运动定律 功能关系及几何知识等多个知识点 还经常跟电场 磁场等知识结合 综合性强 本节课重点 圆周运动中的周期性问题圆周运动中的临界问题圆周运动知识的综合应用1 重力场中天体的圆周运动2 电场中的圆周运动3 磁场或复合场中的圆周运动 匀速圆周运动的基本特征 物体所受的合外力为其圆周运动的向心力 f合 f向 向心力大小不变 方向时刻指向圆心 只改变速度方向 不改变速度的大小 复习 匀速圆周运动是速度大小不变而速度方向时刻改变的变速曲线运动 线速度的大小 向心加速度的大小 角速度 周期和频率都恒定不变 1 运动学特征 2 动力学特征 其他情境中 光滑水平面内绳子拉小球做匀速圆周运动 向心力来源 在重力场中天体运动 在匀强磁场中 带电粒子的匀速圆周运动 在电场中 原子核外电子绕核的旋转运动 在复合场中 除洛仑兹力外其他力的合力为零且 f万 f向 f洛 f向 f库 f向 f洛 f向 f拉 f向 1 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 问 圆周运动中的周期性问题 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 在满足 2 的条件下第二滴水与第三滴水在盘面上的落点间的最大距离s 1 水滴在竖直方向作自由落体运动 有 得 2 要使每一滴水在圆盘面上的落点都位于同一条直线上 在相邻两滴水的下落时间内 圆盘转过的最小角度为 所以最小角速度为 3 第二滴水落在圆盘上的水平位移为 第三滴水落在圆盘上的水平位移为 当第二滴水与第三滴水在盘面上的落点位于同一直径上圆心的两侧时两点间的距离最大 为 解 思考 在满足 2 要使每一滴水在盘面上的落点都位于一条直线上的条件下 求第三滴水与第四滴水在盘面上的落点间的最小距离s 圆周运动中的周期性问题 2 如图所示 半径为r的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动 其正上方h处沿ob方向水平抛出一小球 要使球与盘只碰一次 且落点为b 则小球的初速度v 圆盘转动的角速度 圆周运动中的临界问题质点在竖直面内的圆周运动的问题是牛顿定律与机械能守恒的应用加小球通过最高点有极值限制的综合题 解题的关键在于判断不同约束条件下的速度临界问题 圆周运动中的临界问题 1 绳约束类 小球在竖直面上做圆周运动的情况 绳或外轨道对小球只能提供沿绳或垂直轨道指向圆心的拉力或支持力 小球能通过最高点的临界条件为 拉力t 0或支持力n 0 2 杆约束类 杆对小球既能产生拉力也能产生支持力 小球能通过 最高点 临界条件为 小球所受径向合力为零f合 0 3 如图所示 滑块在恒定外力f 2mg的作用下从水平轨道上的a点由静止出发到b点时撤去外力 又沿竖直面内的光滑半圆形轨道运动 且恰好通过轨道最高点c 滑块脱离半圆形轨道后又刚好落到原出发点a 求ab段与滑块间的动摩擦因数 圆周运动知识的综合应用 电场中的圆周运动 v0 l q 4 如图所示 一摆长为l的摆 摆球质量为m 带电量为 q 如果在悬点a放一正电荷q 要使摆球能在竖直平面内做完整的圆周运动 则摆球在最低点的速度最小值应为多少 圆周运动知识的综合应用 重力场中天体的圆周运动明确天体运动的向心力是由万有引力来提供的 常见问题如计算天体质量和密度 星体表面及某一高度处的重力加速度和卫星运行的变轨等 不同星球表面的力学规律相同 但g不同 解决该类问题应注意求解该星球表面的重力加速度 同步卫星 近地卫星 月球 天体的有关数据 5 2005年lo月12日 我国成功地发射了 神舟 六号载人宇宙飞船 飞船进入轨道运行若干圈后成功实施变轨进入圆轨道运行 经过了近5天的运行后 飞船的返回舱顺利降落在预定地点 设 神舟 六号载人飞船在圆轨道上绕地球运行n圈所用的时间为t 若地球表面的重力加速度为g 地球半径为r 求 1 飞船的圆轨道离地面的高度 2 飞船在圆轨道上运行的速率 设飞船做圆周运动距地面的高度为h 质量为m的飞船受到地球的万有引力提供飞船的向心力 即 而地球表面上质量为m 的物体受到的万有引力近似等于物体的重力 即 解 1 飞船在圆轨道上做匀速圆周运动 运动的周期为t t n 圆周运动知识的综合应用 磁场中的圆周运动 6 一个重力不计的带电粒子 电荷量为q 质量为m 从坐标 0 l 的a点平行于x轴射入磁感应强度为b的圆形匀强磁场区域又从x轴上b点射出磁场 速度方向与x轴正方向夹角为60 如图11所示 试求 带电粒子的速度大小 粒子由a点运动到b点的时间 圆周运动知识的综合应用 带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动 7 一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动 则该带电微粒必然带 旋转方向为 若已知圆半径为r 电场强度为e 磁感应强度为b 则线速度为 解 因为必须有电场力与重力平衡 所以必为负电 由左手定则得逆时针转动 再由 处理圆周运动的基本方法是牛顿运动定律与功能关系 动能定理 机械能守恒及能量守恒 的综合运用 关键是确定圆心 画出圆轨迹 找出向心力 小结 圆周运动中的周期性问题圆周运动中的临界问题圆周运动知识的综合应用1 重力场中天体的圆周运动2 电场中的圆周运动3 磁场或复合场中的圆周运动 圆周运动知识的综合应用 动量能量结合 8 如图所示 m为悬挂在竖直平面内某一点的木质小球 悬线长为l 质量为m的子弹以水平速度v0射入球中而未射出 要使小球能在竖直平面内运动 且悬线不发生松驰 求子弹初速度v0应满足的条件 m 解析 子弹击中木球时 由动量守恒定律得 mv0 m m v1下面分两种情况 1 若小球能做完整的圆周运动 则在最高点满足 由机械能守定律得 由以上各式解得 2 若木球不能做完整的圆周运动 则上升的最大高度为l时满足 解得 所以 要使小球在竖直平面内做悬线不松驰的运动 v0应满足的条件是 或 圆周运动知识的综合应用 几何最高点