（浙江专版）高考物理大一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第3课时生活中的圆周运动课件.ppt

第3课时生活中的圆周运动 一 离心运动1 定义 做匀速圆周运动的物体 在所受的合外力突然消失或不足以提供圆周运动 的情况下 就做逐渐远离圆心的运动 即离心运动 2 受力特点当F供 时 物体做匀速圆周运动 当F供 0时 物体沿 飞出 当F供 时 物体逐渐远离圆心 所需向心力 m 2r 切线方向 m 2r 二 圆周运动的实例分析1 竖直面内的圆周运动 1 汽车过弧形桥特点 重力和桥面支持力的 提供向心力 2 水流星 绳球模型 内轨道 3 轻杆模型 管轨道2 火车转弯特点 重力与支持力的 提供向心力 火车按设计速度转弯 否则将挤压内轨或外轨 合力 合力 思考判断 1 随水平圆盘一起匀速转动的物块受重力 支持力和向心力作用 2 摩托车转弯时 如果超速会发生滑动 这是因为摩托车受到离心力作用 3 火车转弯速率小于规定的数值时 内轨受到的压力会增大 4 做圆周运动的物体所受合外力突然消失 物体将沿圆周的半径方向飞出 5 在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯 6 做匀速圆周运动的物体 当合外力突然减小时 物体将沿切线方向飞出 考点一离心运动 c 要点突破 关于离心运动的条件 如图所示 1 做圆周运动的物体 当合外力消失时 它就以这一时刻的线速度沿切线方向飞出去 2 当合外力突然减小为某一值时 物体将会在切线方向与圆周之间做离心运动 典例剖析 例 2017 温州模拟 如图所示是摩托车比赛转弯时的情形 转弯处路面常是外高内低 摩托车转弯有一个最大安全速度 若超过此速度 摩托车将发生滑动 对于摩托车滑动的问题 下列论述正确的是 A 摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B 摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C 摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去D 摩托车将沿其半径方向沿直线滑去 解析摩托车只受重力 地面的支持力 地面的摩擦力及人的作用力 不存在离心力 A项错误 当摩托车所受外力的合力小于所需的向心力时 摩托车将在切线方向与圆周之间做离心曲线运动 故B项正确 C D项错误 答案B 针对训练 1 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发生离心现象B 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切外力都突然消失后 物体将做背离圆心的圆周运动C 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切外力都突然消失后 物体将沿切线做直线运动D 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切外力都突然消失后 物体将做曲线运动 解析物体只要受到力 必有施力物体 但 离心力 是没有施力物体的 故所谓的离心力是不存在的 只要向心力不足 物体就做离心运动 故A选项错误 做匀速圆周运动的物体 当所受的一切力都突然消失后 物体将做匀速直线运动 故B D选项错误 C选项正确 答案C 2 洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附着在筒壁上 则此时 A 衣物受到重力 筒壁的弹力 摩擦力和向心力B 衣物随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力C 筒壁的弹力随筒的转速的增大而减小D 水与衣物间的附着力小于水做圆周运动所需的向心力 水从筒壁小孔甩出 解析衣物受到重力 筒壁的弹力和摩擦力的作用 靠弹力提供向心力 分析受力时 不单独分析向心力 故选项A B错误 因弹力提供向心力 由F m 2r知 当转速增大 向心力增大 则弹力F增大 选项C错误 水与衣物间的附着力小于水做圆周运动所需的向心力 水从筒壁小孔甩出 选项D正确 D 考点二水平面内匀速圆周运动的实例分析 d d 要点突破 1 运动实例 圆锥摆 火车转弯 飞机在水平面内做匀速圆周运动等 2 问题特点 运动轨迹是圆且在水平面内 向心力的方向水平 竖直方向合力为零 3 解决方法 对研究对象受力分析 确定向心力的来源 确定圆周运动的圆心和半径 应用相关规律列方程求解 典例剖析 例1 质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋 如图所示 其做匀速圆周运动的半径为R 重力加速度为g 则此时空气对飞机的作用力大小为 答案C 例2 如图所示 一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面 圆锥筒固定不动 有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动 则以下说法中正确的是 A A球的角速度等于B球的角速度B A球的线速度大于B球的线速度C A球的运动周期小于B球的运动周期D A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力 答案B 针对训练 1 在高速公路的拐弯处 通常路面都是外高内低 如图所示 在某路段汽车向左拐弯 司机左侧的路面比右侧的路面低一些 汽车的运动可看做是半径为R的圆周运动 设内外路面高度差为h 路基的水平宽度为d 路面的宽度为L 已知重力加速度为g 要使车轮与路面之间的横向摩擦力 即垂直于前进方向的摩擦力 等于零 则汽车转弯时的车速应等于 答案B 2 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D 考点三竖直面内圆周运动的实例分析 d d 要点突破 在竖直平面内做圆周运动的物体 按运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类 一是无支撑 如球与绳连接 沿内轨道的 过山车 等 称为 轻绳模型 二是有支撑 如球与杆连接 在圆管内的运动等 称为 轻杆模型 该类运动常有临界问题 现分析比较如下 典例剖析 例1 如图所示 过山车的轨道可视为竖直平面内半径为R的圆轨道 质量为m的游客随过山车一起运动 当游客以速度v经过圆轨道的最高点时 答案B 例2 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 答案A 针对训练 1 游客乘坐过山车 在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达到20m s2 g取10m s2 那么此位置座椅对游客的作用力相当于游客重力的 A 1倍B 2倍C 3倍D 4倍 答案C 2 如图所示 小球紧贴在竖直放置的光滑圆形管道内壁做圆周运动 内侧壁半径为R 小球半径为r 则下列说法正确的是 解析小球沿管道上升到最高点的速度可以为零 故A B均错误 小球在水平线ab以下的管道中运动时 由外侧管壁对小球的作用力FN与小球重力在背离圆心方向的分力Fmg的合力提供向心力 即FN Fmg ma 因此 外侧管壁一定对小球有作用力 而内侧管壁无作用力 C正确 小球在水平线ab以上的管道中运动时 小球受管壁的作用力情况与小球速度大小有关 D错误 答案C 1 如图所示 洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干 利用了 A 自由落体运动B 离心运动C 平抛运动D 匀速直线运动答案B 2 冰面对滑冰运动员的最大静摩擦力为其重力的k倍 在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员 若仅依靠摩擦力来提供向心力而不冲出圆形滑道 其运动的速度应满足 答案B 3 一辆载重卡车 在丘陵地上以不变的速率行驶 地形如图所示 由于轮胎已旧 途中爆了胎 你认为在图中A B C D四处中 爆胎的可能性最大的一处是 A A处B B处C C处D D处 解析在A处 地面对轮胎的作用力大小等于卡车的重力 在B处 卡车做圆周运动 加速度方向竖直向上 根据牛顿运动定律得知 卡车处于超重状态 地面对卡车的作用力大于其重力 在C处 卡车做圆周运动 加速度方向竖直向下 根据牛顿运动定律得知 卡车处于失重状态 地面对卡车的作用力小于其重力 在D处 地面对卡车的作用力等于重力垂直于斜面向下的分力 也小