高考物理一轮复习第四章曲线运动4.3圆周运动课件.ppt

必考部分力学1 7章 第四章曲线运动 第3节圆周运动 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 匀速圆周运动及描述圆周运动的物理量1 匀速圆周运动 1 定义 做圆周运动的物体 若在相等的时间内通过的圆弧长 就是匀速圆周运动 2 特点 加速度大小 方向始终指向 是变加速运动 3 条件 合外力大小 方向始终与 方向垂直且指向圆心 相等 不变 圆心 不变 速度 2 描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量主要有线速度 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 圆心 圈数 方向 r 2 判断正误 1 匀速圆周运动是匀变速曲线运动 2 物体做匀速圆周运动时 其角速度是不变的 3 匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比 4 比较物体沿圆周运动的快慢看线速度 比较物体绕圆心转动的快慢 看周期或角速度 即时突破 2 方向 始终沿半径方向指向 时刻在改变 即向心力是一个变力 3 作用效果 向心力产生向心加速度 只改变速度的 不改变速度的 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 mr 2 圆心 方向 大小 合力 分力 加深理解 向心力 是一种效果力 任何一个力 或者几个力的合力 或者某一个力的某个分力 只要其效果是使物体做圆周运动的 都可以作为向心力 向心力 不一定是物体所受合外力 做匀速圆周运动的物体 向心力就是物体所受的合外力 总是指向圆心 做变速圆周运动的物体 向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力 合外力的另一个分力沿着圆周的切线 使速度大小改变 如图所示 洗衣机脱水筒在转动时 衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来 则衣服 A 受到重力 弹力 静摩擦力和离心力四个力的作用B 所需的向心力由重力提供C 所需的向心力由弹力提供D 转速越快 弹力越大 摩擦力也越大答案 C 即时突破 三 离心运动1 定义 做 的物体 在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需 的情况下 所做的逐渐远离圆心的运动 2 本质 做圆周运动的物体 由于本身的 总有沿着圆周 飞出去的倾向 圆周运动 向心力 惯性 切线方向 3 受力特点 1 当Fn m 2r时 物体做 运动 2 当Fn 0时 物体沿 方向飞出 3 当Fn m 2r时 物体逐渐 圆心 做离心运动 4 当Fn m 2r时 物体将逐渐靠近圆心 做近心运动 圆周 切线 远离 加深理解物体做离心运动的条件 合外力突然消失或者不足以提供做圆周运动所需的向心力 注意所有远离圆心的运动都是离心运动 但不一定沿切线方向飞出 判断正误 1 在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯 2 火车转弯速率小于规定的数值时 内轨受到的压力会增大 3 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 4 摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动 这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故 即时突破 如图所示 轮O1 O3固定在同一转轴上 轮O1 O2用皮带连接且不打滑 在O1 O2 O3三个轮的边缘各取一点A B C 已知三个轮的半径之比r1 r2 r3 2 1 1 求 1 A B C三点的线速度大小之比vA vB vC 2 A B C三点的角速度之比 A B C 3 A B C三点的向心加速度大小之比aA aB aC 例1 答案 1 2 2 1 2 1 2 1 3 2 4 1 常见的传动方式及特点1 皮带传动 如下图甲 乙所示 皮带与两轮之间无相对滑动时 两轮边缘线速度大小相等 即vA vB 提分秘笈 2 摩擦传动和齿轮传动 如下图甲 乙所示 两轮边缘接触 接触点无打滑现象时 两轮边缘线速度大小相等 即vA vB 3 同轴传动 如下图甲 乙所示 绕同一转轴转动的物体 角速度相同 A B 由v r知v与r成正比 跟踪训练1 答案 B 1 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一个向心力 2 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就是向心力 2017届福建晋江月考 如图所示 AB为竖直转轴 细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球 两绳能承受的最大拉力均为2mg 当AC和BC均拉直时 ABC 90 ACB 53 BC 1m ABC能绕竖直轴AB匀速转动 因而C球在水平面内做匀速圆周运动 当小球的线速度增大时 两绳均会被拉断 则最先被拉断的那根绳及另一根绳被拉断时的速度分别为 g取10m s2 A AC5m sB BC5m sC AC5 24m sD BC5 24m s 例2 答案 B 一 二 三 四 求解圆周运动问题 提分秘笈 如图所示 一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO 转动 筒内壁粗糙 筒口半径和筒高分别为R和H 筒内壁A点的高度为筒高的一半 内壁上有一质量为m的小物块 求 1 当筒不转动时 物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小 2 当物块在A点随筒匀速转动 且其所受到的摩擦力为零时 筒转动的角速度 跟踪训练2 1 凹形桥与拱形桥模型 2 火车转弯问题 汽车沿半径为R的圆形跑道匀速行驶 设跑道的路面是水平的 路面作用于车的摩擦力的最大值是车重的1 10 要使汽车不致冲出圆形跑道 车速最大不能超过多少 如图所示是汽车沿圆形跑道行驶时的背影简图 试根据图中车厢的倾侧情况和左右轮胎受挤压后的形变情况判断圆形跑道的圆心位置在左侧还是在右侧 例3 一辆汽车匀速率通过一座圆弧形拱形桥后 接着又以相同速率通过一圆弧形凹形桥 设两圆弧半径相等 汽车通过拱形桥桥顶时 对桥面的压力FN1为车重的一半 汽车通过圆弧形凹形桥的最低点时 对桥面的压力为FN2 则FN1与FN2之比为 A 3 1B 3 2C 1 3D 1 2 跟踪训练3 答案 C 2 与弹力有关的临界极值问题压力 支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零 绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等 多选 如图 两个质量均为m的小木块a和b 可视为质点 放在水平圆盘上 a与转轴OO 的距离为l b与转轴的距离为2l 木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍 重力加速度大小为g 若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动 用 表示圆盘转动的角速度 下列说法正确的是 例4 答案 AC 解决此类问题的一般思路首先要考虑达到临界条件时物体所处的状态 其次分析该状态下物体的受力特点 最后结合圆周运动知识 列出相应的动力学方程综合分析 提分秘笈 如图所示 半径为R的半球形陶罐 固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上 转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO 重合 转台以一定角速度 匀速旋转 一质量为m的小物块落入陶罐内 经过一段时间后 小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止 它和O点的连线与OO 之间的夹角 为60 重力加速度大小为g 跟踪训练4 1 若 0 小物块受到的摩擦力恰好为零 求 0 2 若 1 k 0 且0 k 1 求小物块受到的摩擦力大小和方向 2 当 1 k 0时 滑块有沿斜面向上滑的趋势 摩擦力沿罐壁切线向下 受力分析如图甲 1 轻杆 轻绳模型 轻绳 模型和 轻杆 模型不同的原因在于 轻绳 只能对小球产生拉力 而 轻杆 既可对小球产生拉力也可对小球产生支持力 2 两种模型的比较 如图所示 有一长为L的细线 细线的一端固定在O点 另一端拴一质量为m的小球 现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动 已知水平地面上的C点位于O点正下方 且到O点的距离为1 9L 不计空气阻力 1 求小球通过最高点A时的速度vA 2 若小球通过最低点B时 细线对小球的拉力FT恰好为小球重力的6倍 且小球经过B点的瞬间细线断裂 求小球的落地点到C点的距离 例5 竖直面内圆周运动的求解思路 提分秘笈 2017届烟台模拟 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 跟踪训练5 答案 A 圆环绕通过直径的竖直轴OO 匀速转动 在圆环上套有两个质量相等的小球 如图所示 连接小球与圆环中心C的连线AC BC分别与转轴成37 和53 角 转动中小球均没有在圆环上滑动 已知sin37 0 6 sin53 0 8 下列说法中错误的是 A 圆环对A的弹力方向可能沿AC方向向下B 圆环对B的弹力方向只能沿BC方向向上C A与圆环间可能没有摩擦力D A B两球所受的合力大小之比为3 4 例1 若A与圆环间摩擦力为零 当A球受到的弹力沿CA方向向上时 合力不可能指向轨迹圆心 当A球受到的弹力沿AC方向向下时 则竖直方向不能平衡 即无论弹力是哪个方向 A与圆环间摩擦力为零均不能成立 C项错误 答案 C 错后感悟 对圆周运动容易出现的错误如下 1 易将匀速圆周运动当成匀速运动 对向心力与速度方向垂直不理解 2 不知道物体做向心运动还是离心运动是由F供与F需的大小关系决定的 多选 2017届安徽马鞍山二中 安师大附中 淮北一中期中联考 如图所示为花样滑冰双人自由滑比赛时的情形 男运动员以自己为转动轴拉着女运动员做匀速圆周运动 若男运动员转速为30r min 手臂与竖直方向夹角约为60 女运动员质量是50kg 她触地冰鞋的线速度为4 7m s 则下列说法正确的是 A 女运动员做圆周运动的角速度为 rad sB 女运动员触地冰鞋做圆周运动的半径约为2mC 男运动员手臂拉力约是850ND 男运动员手臂拉力约是500N 跟踪训练1 答案 AC 如图所示 有一台水平转盘 盘上有一质量为m的物体离转轴的距离为r 中间用一根细线相连 物体和转盘之间的动摩擦因数为 细线所能承受的最大拉力为