2012届高考物理第一轮能力提升复习-圆周运动

精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 1 10 20122012 届高考物理第一轮能力提升复习届高考物理第一轮能力提升复习 圆圆 周运动周运动 第三课时圆周运动第三课时圆周运动 教学要求教学要求 1 1 掌握匀速圆周运动的 掌握匀速圆周运动的 v v T T f f a a 等概念 并等概念 并 知道它们之间的关系 知道它们之间的关系 2 2 理解匀速圆周运动的向心力 理解匀速圆周运动的向心力 3 3 会运用用顿第二定律解决匀速圆周运动的问题 会运用用顿第二定律解决匀速圆周运动的问题 知识再现知识再现 一 匀速圆周运动一 匀速圆周运动 1 1 定义 做圆周运动的质点 若在相等的时间里通过 定义 做圆周运动的质点 若在相等的时间里通过 的的 相等 就是匀速圆周运动 相等 就是匀速圆周运动 2 2 运动学特征 线速度大小不变 周期不变 角速度 运动学特征 线速度大小不变 周期不变 角速度 大小不变 向心加速度大小不变 但方向时刻改变 故匀大小不变 向心加速度大小不变 但方向时刻改变 故匀 速圆周运动是变加速运动 速圆周运动是变加速运动 二 描述圆周运动的物理量二 描述圆周运动的物理量 1 1 线速度 线速度 1 1 方向 质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧在该 方向 质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧在该 点的点的 方向 方向 2 2 大小 大小 v s tv s t s s 是是 t t 内通过的弧长 内通过的弧长 2 2 角速度 角速度 精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 2 10 大小 大小 t rad s t rad s 是连接质点和圆心的半径在是连接质点和圆心的半径在 t t 时间内转过的时间内转过的 3 3 周期 周期 T T 频率 频率 f f 1 1 做圆周运动的物体运动一周所用的 做圆周运动的物体运动一周所用的 叫做叫做 周期周期 2 2 做圆周运动的物体 做圆周运动的物体 时间内绕圆心时间内绕圆心 转过的圈数 叫做频率 也叫转速 转过的圈数 叫做频率 也叫转速 3 3 实际中所说的转数是指做匀速圆周运动的物体每 实际中所说的转数是指做匀速圆周运动的物体每 分钟转过的圈数 用分钟转过的圈数 用 n n 表示表示 4 4 v v T T f f 的关系 的关系 5 5 向心加速度 向心加速度 1 1 物理意义 描述 物理意义 描述 改变的快慢 改变的快慢 2 2 大小 大小 a v2 r r 2a v2 r r 2 3 3 方向 总是指向 方向 总是指向 与线速度方向 与线速度方向 方向时刻发生变化 方向时刻发生变化 6 6 向心力 向心力 1 1 作用效果 产生向心加速度 不断改变物体的速 作用效果 产生向心加速度 不断改变物体的速 度方向 维持物体做圆周运动 度方向 维持物体做圆周运动 2 2 大小 大小 F aF a 向向 v2 r r 2 v2 r r 2 3 3 产生 向心力是按 产生 向心力是按 命名的力 不是命名的力 不是 某种性质的力 因此 向心力可以由某一个力提供 也可某种性质的力 因此 向心力可以由某一个力提供 也可 以由几个力的合力提供 要根据物体受力实际情况判定 以由几个力的合力提供 要根据物体受力实际情况判定 精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 3 10 三 离心现象及其应用三 离心现象及其应用 1 1 离心运动 做匀速圆周运动的物体 在所受合力突 离心运动 做匀速圆周运动的物体 在所受合力突 然消失或者不足以提供圆周运动所需的然消失或者不足以提供圆周运动所需的 的的 情况下 就做逐渐远离圆心的运动 这种运动叫做离心运情况下 就做逐渐远离圆心的运动 这种运动叫做离心运 动 动 2 2 离心运动的应用和防止 离心运动的应用和防止 1 1 利用离心运动制成离心机械 如 离心干燥器 利用离心运动制成离心机械 如 离心干燥器 棉花糖棉花糖 制作机等 制作机等 2 2 防止离心运动的危害性 如 火车 汽车转弯时 防止离心运动的危害性 如 火车 汽车转弯时 速度不能过大 机器的转速也不能过大等 速度不能过大 机器的转速也不能过大等 知识点一描述圆周运动的物理量知识点一描述圆周运动的物理量 描述圆周运动的物理量有线速度 角速度 周期 频描述圆周运动的物理量有线速度 角速度 周期 频 率 向心加速度率 向心加速度 5 5 个物理量 其中个物理量 其中 T T f f 三个量是密切三个量是密切 相关的 任意一个量确定 其它两个量就是确定的 其关相关的 任意一个量确定 其它两个量就是确定的 其关 系为系为 T 1 f 2 T 1 f 2 当 当 T T f f 一定时 线速度一定时 线速度 v v 还与还与 r r 有关 有关 r r 越大 越大 v v 越大 越大 r r 越小 越小 v v 越小 越小 应用应用 1 1 如图所示为一实验小车中利用光脉冲测量车如图所示为一实验小车中利用光脉冲测量车 速和行程的装置的示意图 速和行程的装置的示意图 A A 为光源 为光源 B B 为电接收器 为电接收器 A A B B 均固定在车身上 均固定在车身上 c c 为小车的车轮 为小车的车轮 D D 为与为与 c c 同轴相连的齿同轴相连的齿 轮 车轮转动时 轮 车轮转动时 A A 发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后 变成脉冲光信号 被变成脉冲光信号 被 B B 接收并转换成电信号 由电子电路接收并转换成电信号 由电子电路 记录和显示 若实验显示单位时间内的脉冲数为记录和显示 若实验显示单位时间内的脉冲数为 n n 累计脉 累计脉 精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 4 10 冲数为冲数为 N N 则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量 则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量 或数据是或数据是 车速度的表达式为 车速度的表达式为 v v 行 行 程的表达式为程的表达式为 s s 导示导示 由题可知 每经过一个间隙 转化成一个脉冲信由题可知 每经过一个间隙 转化成一个脉冲信 号被接收到 每个间隙转动的时间号被接收到 每个间隙转动的时间 t 1 nt 1 n 设一周有设一周有 P P 个齿轮 则有个齿轮 则有 P P 个间隙 周期个间隙 周期 T Pt P nT Pt P n 据据 v 2 R Tv 2 R T 可得可得 v 2 nR Pv 2 nR P 所以必须测量车轮的半径所以必须测量车轮的半径 R R 和齿轮数和齿轮数 P P 当脉冲总数为当脉冲总数为 N N 则经过的时间则经过的时间 t0 Nt N nt0 Nt N n 所以位移所以位移 s vt0 2 RN Ps vt0 2 RN P 答案 车轮半径答案 车轮半径 R R 和齿轮的齿数和齿轮的齿数 P P 2 nR P2 nR P 2 RN P2 RN P 知识点二向心力的理解知识点二向心力的理解 向心力是按力的效果命名的 它可以是做圆周运动的向心力是按力的效果命名的 它可以是做圆周运动的 物体受到的某一个力或是几个力的合力或是某一个力的分物体受到的某一个力或是几个力的合力或是某一个力的分 力 要视具体问题而定 力 要视具体问题而定 应用应用 2 082 08 北京四中第一学期期中测验北京四中第一学期期中测验 如图如图 A A B B c c 三个物体放在旋转圆台上 它们与圆台间动摩擦因三个物体放在旋转圆台上 它们与圆台间动摩擦因 数都相同 数都相同 A A 的质量为的质量为 2 2 B B c c 质量均为 质量均为 A A B B 离轴离轴 R R c c 离轴离轴 2R2R 则当圆台旋转时 设 则当圆台旋转时 设 A A B B c c 都没有滑动 都没有滑动 A A c c 物体受到的静摩擦力比物体受到的静摩擦力比 A A 大大 B B B B 物体受到的静摩擦力最小物体受到的静摩擦力最小 精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 5 10 c c 若圆台转动角速度逐渐增加时 若圆台转动角速度逐渐增加时 A A 和和 c c 同时开始滑同时开始滑 动动 D D 若圆台转动角速度逐渐增加时 若圆台转动角速度逐渐增加时 c c 最先开始滑动最先开始滑动 导示导示 物块与圆盘之间静摩擦力提供向心力物块与圆盘之间静摩擦力提供向心力 Ff 2rFf 2r 而而 相同 相同 A A 的质量为的质量为 2 2 B B c c 质量均为 质量均为 A A B B 离轴离轴 R R c c 离轴离轴 2R2R 所以 所以 A A c c 所受静摩擦力一样大 所受静摩擦力一样大 B B 最小 最小 要使物体与盘面间不发生相对滑动要使物体与盘面间不发生相对滑动 最大静摩擦力提供向心最大静摩擦力提供向心 力力 g 2rg 2r 有则物体有则物体 c c 先滑动 故答案应选先滑动 故答案应选 BDBD 1 1 做匀速圆周运动的物体 受到的合外力的方向一定 做匀速圆周运动的物体 受到的合外力的方向一定 沿半径指向圆心沿半径指向圆心 向心力向心力 大小一定等于 大小一定等于 v2 rv2 r 2 2 做变速圆周运动的物体 受到的合外力沿半径指向 做变速圆周运动的物体 受到的合外力沿半径指向 圆心方向的分力提供向心力 大小等于圆心方向的分力提供向心力 大小等于 v2 rv2 r 沿切线方向 沿切线方向 的分力产生切向加速度的分力产生切向加速度 改变物体的速度的大小 改变物体的速度的大小 知识点三离心运动知识点三离心运动 做圆周运动的物体 由于本身具有惯性 总是想沿着做圆周运动的物体 由于本身具有惯性 总是想沿着 切线方向运动 只是由于向心力作用 使它不能沿切线方切线方向运动 只是由于向心力作用 使它不能沿切线方 向飞出 而被限制着沿圆周运动 如图所示 当产生向心向飞出 而被限制着沿圆周运动 如图所示 当产生向心 力的合外力消失 力的合外力消失 F 0F 0 时 物体便沿所在位置的切线方向飞时 物体便沿所在位置的切线方向飞 出去 如图中出去 如图中 A A 所示 当提供向心力的合外力不完全消失 所示 当提供向心力的合外力不完全消失 而只是小于应当具有的向心力 而只是小于应当具有的向心力 F F 2r 2r 即合外力不足 即合外力不足 提供所需的向心力的情况下 物体沿切线与圆周之间的一提供所需的向心力的情况下 物体沿切线与圆周之间的一 条曲线运动 如图中条曲线运动 如图中 B B 所示 所示 精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 6 10 应用应用 3 3 20072007 湖北模拟 如图所示 在光滑水平面湖北模拟 如图所示 在光滑水平面 上 小球在拉力上 小球在拉力 F F 的作用下做匀速圆周运动 若小球运动的作用下做匀速圆周运动 若小球运动 到到 P P 点时拉力点时拉力 F F 发生变化 关于小球运动情况的说法正确发生变化 关于小球运动情况的说法正确 的是 的是 A A 若拉力突然消失 小球将沿轨迹 若拉力突然消失 小球将沿轨迹 PaPa 做离心运动做离心运动 B B 若拉力突然变小 小球将沿轨迹 若拉力突然变小 小球将沿轨迹 PaPa 做离心运动做离心运动 c c 若拉力突然变大 小球将沿轨迹 若拉力突然变大 小球将沿轨迹 PbPb 做离心运动做离心运动 D D 若拉力突然变小 小球将沿轨迹 若拉力突然变小 小球将沿轨迹 PcPc 做离心运动做离心运动 导示导示 拉力突然消失 小球将沿切线方向做匀速直线运拉力突然消失 小球将沿切线方向做匀速直线运 动 运动轨迹应为动 运动轨迹应为 PaPa 拉力突然变小 提供的向心力小于 拉力突然变小 提供的向心力小于 需要的向心力 物体将做离心运动 运动轨迹应为需要的向心力 物体将做离心运动 运动轨迹应为 PbPb 拉 拉 力突然变大 提供的向心力大于需要的向心力 物体将做力突然变大 提供的向心力大于需要的向心力 物体将做 近心运动 运动轨迹应为近心运动 运动轨迹应为 PcPc 故答案应为 故答案应为 A A 1 1 做圆周运动的质点 当它受到的沿着半径指向圆心 做圆周运动的质点 当它受到的沿着半径指向圆心 的合外力突然变为零时 它就因为没有向心力而沿切线方的合外力突然变为零时 它就因为没有向心力而沿切线方 向飞出 向飞出 2 2 离心运动并非沿半径方向飞出的运动 而是运动半 离心运动并非沿半径方向飞出的运动 而是运动半 径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动 径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动 3 3 离心运动并不是受到什么离心力作用的结果 根本 离心运动并不是受到什么离心力作用的结果 根本 就没有离心力这种力 因为没有任何物体提供这种力 就没有离心力这种力 因为没有任何物体提供这种力 类型一皮带传动问题类型一皮带传动问题 精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 7 10 例例 1 20071 2007 广州模拟广州模拟 如图为一种三级减速器的示如图为一种三级减速器的示 意图 各轮轴均相同 轮半径和轴半径分别为意图 各轮轴均相同 轮半径和轴半径分别为 R R 和和 r r 若第 若第 一个轮轴的轮缘线速度为一个轮轴的轮缘线速度为 v1v1 则第三个轮缘和轴缘的线速 则第三个轮缘和轴缘的线速 度度 v3v3 和和 v3 v3 各为多大各为多大 导示导示 同一轮轴上的所有质点转动角速度相等 各点转同一轮轴上的所有质点转动角速度相等 各点转 动的线速度与半径成正比 动的线速度与半径成正比 则则 皮带不打滑 故皮带传动的两轮缘线速度大小相等 皮带不打滑 故皮带传动的两轮缘线速度大小相等 即即 vl v2 v2 v3vl v2 v2 v3 所以 所以 得 得 1 1 凡是直接用皮带传动 凡是直接用皮带传动 包括链条传动 摩擦传动包括链条传动 摩擦传动 的的 两个轮子 两轮边缘两个轮子 两轮边缘 L L 各点的线速度大小相等 各点的线速度大小相等 2 2 凡是同 凡是同 一个轮轴上一个轮轴上 各个轮都绕同一根轴同步转动各个轮都绕同一根轴同步转动 的各点角速度的各点角速度 相等相等 轴上的点除外轴上的点除外 类型二圆周运动与其他运动形式结合问题类型二圆周运动与其他运动形式结合问题 圆周运动常与其他运动形式结合起来出现 找出两者圆周运动常与其他运动形式结合起来出现 找出两者 的结合点是解决此类问题的关键 的结合点是解决此类问题的关键 例例 2 2 如图所示 直径为如图所示 直径为 d d 的纸质圆筒 使它以角速的纸质圆筒 使它以角速 度度 绕轴绕轴 o o 转动 然后把枪口对准圆筒 使子弹沿直径穿转动 然后把枪口对准圆筒 使子弹沿直径穿 过圆筒 若子弹在圆筒旋转不到半周时在圆筒上留下过圆筒 若子弹在圆筒旋转不到半周时在圆筒上留下 a a b b 两弹孔 已知两弹孔 已知 aoao bobo 夹角夹角 则子弹的速度为 则子弹的速度为 精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 8 10 A A d 2 d 2 B B d d c c d 2 d 2 D D d d 导示导示 理解子弹的直线运动和纸筒的转动的联系 时间理解子弹的直线运动和纸筒的转动的联系 时间 相等 设子弹的速度为相等 设子弹的速度为 v v 则子弹经过直径的距离所用时间 则子弹经过直径的距离所用时间 为为 t d v t d v 在此时间内圆筒转过的角度为 在此时间内圆筒转过的角度为 则有 则有 d v d v 得 得 v d v d 故选 故选 D D 1 1 圆周运动与其他运动通常是通过时间联系在一起 圆周运动与其他运动通常是通过时间联系在一起 2 2 该类问题还要注意是否要考虑圆周运动的周期性 该类问题还要注意是否要考虑圆周运动的周期性 类型三圆周运动中的连接体问题类型三圆周运动中的连接体问题 例例 3 3 西安市六校 西安市六校 20082008 届第三次月考 如图所示 届第三次月考 如图所示 质量均为的两个小球质量均为的两个小球 A A B B 套在光滑水平直杆套在光滑水平直杆 P P 上 整个直上 整个直 杆被固定在竖直转轴上 并保持水平 两球间用劲度系数杆被固定在竖直转轴上 并保持水平 两球间用劲度系数 为 自然长度为为 自然长度为 L L 的轻质弹簧连接在一起 的轻质弹簧连接在一起 A A 球被轻质细绳球被轻质细绳 拴在竖直转轴上 细绳长度也为拴在竖直转轴上 细绳长度也为 L L 现欲使横杆 现欲使横杆 ABAB 随竖直随竖直 转轴一起在竖直平面内匀速转动 其角速度为转轴一起在竖直平面内匀速转动 其角速度为 求当弹 求当弹 簧长度稳定后 细绳的拉力和弹簧的总长度各为多大簧长度稳定后 细绳的拉力和弹簧的总长度各为多大 导示导示 设直杆匀速转动时 弹簧伸长量为设直杆匀速转动时 弹簧伸长量为 x x A A B B 两球两球 受力分别如右图所示 据牛顿第二定律得 对受力分别如右图所示 据牛顿第二定律得 对 A A FT FT F 2LF 2L 对对 B B x 2 2L x x 2 2L x 精品文档 2016 全新精品资料 全新公文范文 全程指导写作 独家原创 9 10 解得 解得 FT 2L 1 FT 2L 1 x x 所以弹簧的总长度为所以弹簧的总长度为 L L x LL L x L 答案 答案 2L 1 2L 1 L L 1 1 圆周运动中的动力学问题要特别注意轨道平面和圆 圆周运动中的动力学问题要特别注意轨道平面和圆 心的位置 心的位置 2 2 圆周运动中的连接体加速度一般不同 所以 圆周运动中的连接体加速度一般不同 所以 解决这类连接体的动力学问题时一般用隔离法 解决这类连接体的动力学问题时一般用隔离法 1 1 0707 届广东省惠阳市综合测试卷三 某机器内有两届广东省惠阳市综合测试卷三 某机器内有两 个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘 A A B B A A 盘上有一个盘上有一个 信号发射装置信号发射装置 P P 能发射水平红外线 能发射水平红外线 P P 到圆心的距离为到圆心的距离为 28c28c B B 盘上有一个带窗口的红外线信号接受装置盘上有一个带窗口的红外线信号接受装置 Q Q Q Q 到圆到圆 心的距离为心的距离为 16c16c P P Q Q 转动的线速度相同 都是转动的线速度相同 都是 4 s4 s 当 当 P P Q Q 正对时 正对时 P P 发出的红外线恰好进入发出的红外线恰好进入 Q Q 的接受窗口 如的接受窗口 如 图所示 则图所示 则 Q Q 接受到的红外线信号的周期是 接受到的红外线信号的周期是 A A 0 56sB0 56sB 0 28s0 28s c c 0 16sD0 16sD 0 07s0 07s 2 2 盐城市盐城市 2007 20082007 2008 学年度高三年级第一次调研考学年度高三年级第一次