高考物理总复习 第4章 第3课时 圆周运动的规律课件.ppt

第3课时圆周运动的规律 导学目标 1 掌握描述圆周运动的物理量及其之间的关系 2 理解向心力公式 掌握物体做离心运动的条件 一 描述圆周运动的物理量 基础导引 甲 乙两物体都在做匀速圆周运动 以下各种情况下哪个物体的向心加速度比较大 a 它们的线速度相等 乙的半径小 b 它们的周期相等 甲的半径大 c 它们的角速度相等 乙的线速度小 d 它们的线速度相等 在相同时间内甲与圆心的连线扫过的角度比乙的大 知识梳理 描述圆周运动的物理量有线速度 角速度 周期 频率 转速 向心加速度 向心力等 现比较如下表 快慢 快慢 快慢 快慢 思考 线速度和角速度的物理意义有什么不同 答案 线速度是描述物体做圆周运动快慢的物理量 而角速度是描述物体做圆周转动快慢的物理量 二者仅一字之差 运动快慢与转动快慢不一样 运动快慢是指物体做圆周运动通过弧长的快慢 转动快慢是指物体与圆心连线扫过角度的快慢 二 向心力 基础导引 分析图1中物体a b c的受力情况 说明这些物体做圆周运动时向心力的来源 并写出动力学方程 知识梳理 1 作用效果产生向心加速度 只改变速度的 不改变速度的 方向 大小 m 2r 圆心 4 来源向心力可以由一个力提供 也可以由几个力的 提供 还可以由一个力的 提供 思考 向心力是按效果还是按性质命名的力 可以在受力分析时加一个向心力吗 答案 向心力是效果力 受力分析时 不可在物体的相互作用力以外再添加一个向心力 合力 分力 三 圆周运动 向心运动和离心运动 基础导引 1 关于匀速圆周运动的下列说法正确的是 a 匀速圆周运动是一种匀速运动b 匀速圆周运动是一种匀变速运动c 匀速圆周运动是一种变加速运动d 物体做圆周运动时其向心力不改变线速度的大小 答案 cd 2 物体做匀速圆周运动时 如果向心力突然消失 则下列说法正确的是 a 物体将继续在原来的圆周上运动b 物体将沿着圆周的切线方向飞出去c 物体将沿着切线和圆周之间的某一条曲线向远离圆心的方向运动d 以上说法均不对 答案 b 知识梳理 1 匀速圆周运动与非匀速圆周运动两种运动具体比较见下表 不变 不断变化 圆周切线方向 mr 2 切线方向 mr 2 圆心 向心 思考 1 物体做离心运动是因为受到离心力的缘故吗 2 物体做离心运动时是沿半径方向远离圆心吗 答案 1 物体做离心运动不是物体受到所谓离心力作用 而是物体惯性的表现 2 物体做离心运动时 并非沿半径方向飞出 而是运动半径越来越大 沿切线方向飞出 考点一圆周运动中的运动学问题分析 方法提炼1 高中阶段所接触的传动主要有 1 皮带传动 线速度大小相等 2 同轴传动 角速度相等 3 齿轮传动 线速度大小相等 4 摩擦传动 线速度大小相等 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 不打滑的摩擦传动和皮带 或齿轮 传动的两轮边缘上各点线速度大小相等 跟踪训练1 2015 普宁模拟 如图5 靠摩擦传动做匀速转动的大 小两轮接触面互不打滑 大轮半径是小轮半径的2倍 a b分别为大 小轮边缘上的点 c为大轮上一条半径的中点 则 a 两轮转动的角速度相等b 小轮转动的角速度是大轮的2倍c 质点加速度aa 2abd 质点加速度ab 2ac 答案 b 考点解读 1 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 该力就是向心力 2 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向心力 考点二圆周运动中的动力学问题分析 典例剖析 例2有一种叫 飞椅 的游乐项目 示意图如图6所示 长为l的钢绳一端系着座椅 另一端固定在半径为r的水平转盘边缘 转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动 当转盘以角速度 匀速转动时 钢绳与转轴在同一竖直平面内 与竖直方向的夹角为 不计钢绳的重力 求转盘转动的角速度 与夹角 的关系 方法提炼解决圆周运动问题的主要步骤1 审清题意 确定研究对象 2 分析物体的运动情况 即物体的线速度 角速度 周期 轨道平面 圆心 半径等 3 分析物体的受力情况 画出受力示意图 确定向心力的来源 4 根据牛顿运动定律及向心力公式列方程 跟踪训练2在加拿大城市温哥华举行的第二十一届冬奥会花样滑冰双人自由滑比赛落下帷幕 中国选手申雪 赵宏博获得冠军 如图7所示 如果赵宏博以自己为转动轴拉着申雪做匀速圆周运动 若赵宏博的转速为30r min 手臂与竖直方向夹角为60 申雪的质量是50kg 她触地冰鞋的线速度为4 7m s 则下列说法正确的是 a 申雪做圆周运动的角速度为 rad sb 申雪触地冰鞋做圆周运动的半径约为2mc 赵宏博手臂拉力约是850nd 赵宏博手臂拉力约是500n 答案 ac 解析 申雪做圆周运动的角速度即赵宏博转动的角速度 则 30r min 30 2 60rad s rad s 由v r得 r 1 5m a正确 b错误 由fcos30 mr 2解得f 850n c正确 d错误 考点三平抛运动与圆周运动问题综合分析 方法提炼1 此题是自由落体运动 平抛运动和圆周运动结合的问题 各运动转折点的速度分析是关键 2 竖直面内的圆周运动满足机械能守恒定律 一般利用动能定理或机械能守恒定律建立最高点和最低点的速度关系 3 对于匀速圆周运动和平抛运动结合的问题 还应注意圆周运动的周期性问题 例4如图9所示 半径为r的圆盘匀速转动 在距半径高度h处以平行ob方向水平抛出一小球 抛出瞬间小球的初速度与ob方向平行 为使小球和圆盘只碰撞一次且落点为b 求 1 小球的初速度大小 2 圆盘转动的角速度 6 忽视圆周运动的周期性 方法提炼 1 多解原因 因匀速圆周运动具有周期性 使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生 这将造成多解 2 多解问题模型 常涉及两个物体的两种不同的运动 其中一个物体做匀速圆周运动 另一个物体做其他形式的运动 由于涉及两个物体的运动是同时进行的 因此求解的基本思路是依据等时性建立等式求出待求量 跟踪训练3如图10所示 直径为d的纸筒以角速度 绕垂直于纸面的o轴匀速转动 图示为截面 从枪口射出的子弹沿直径穿过圆筒 在圆周上留下a b两个弹孔 已知ao与bo的夹角为 求子弹的速度 7 不能建立匀速圆周运动模型 跟踪训练4 2015 湛江统考 有一种大型游戏器械是一个圆筒形容器 筒壁竖直 游客进入容器后靠筒壁站立 当圆筒开始转