20152016学年高中物理 第4章 匀速圆周运动整合提升课件 鲁科版必修

1、第4章 章末整合提升 1网络构建 客观简明了然 2 分类突破 整合释疑点拨 一、圆周运动的描述：线速度、角速度、向心力、加速度 1.线速度：反映质点沿圆周运动快慢的物理量. 2.角速度：反映质点绕圆心转动快慢的物理量 3.向心力：根据效果命名的力，可以是几个力的合力，也 可以是某个力的分力，还可能是重力、弹力或摩擦力.如 果物体做匀速圆周运动，合力一定全部提供向心力. 4.向心加速度：反映速度方向变化快慢的物理量. 例1如图1所示是一个皮带传动减速装置，轮A和轮B共轴 固定在一起，各轮半径之比RARBRCRD2112， 求在运转过程中，轮C边缘上一点和轮D边缘上一点向心 加速度之比. 图1 答

2、案8 1 二、圆周运动问题分析 1.明确圆周运动的轨道平面、圆心和半径是解题的基础. 分析圆周运动问题时，首先要明确其圆周轨道是怎样的 一个平面，确定其圆心在何处，半径是多大，这样才能 掌握做圆周运动物体的运动情况. 2.分析物体受力情况，搞清向心力的来源是解题的关键. 如果物体做匀速圆周运动，物体所受各力的合力就是向 心力；如果物体做变速圆周运动，它所受的合力一般不 是向心力，但在某些特殊位置(例如：竖直平面内圆周的 最高点、最低点)，合力也可能就是向心力. 例2如图2所示，两根长度相同的轻绳， 连接着相同的两个小球，让它们穿过光滑 的杆在水平面内做匀速圆周运动，其中O为 圆心，两段细绳在同

3、一直线上，此时，两 段绳子受到的拉力之比为多少？ 图2 解析设每段绳子长为l，对球2有F22ml2 对球1有：F1F2ml2 由以上两式得：F13ml2 答案3 2 三、圆周运动中的临界问题 1.临界状态 当物体从某种特性变化为另一种特性时发生质的飞跃的 转折状态，通常叫做临界状态，出现临界状态时，既可 理解为“恰好出现”，也可理解为“恰好不出现”. 3.轻杆类 (1)小球能过最高点的临界条件：v0. 图3 如图4所示，物体随着水平圆盘一起转动， 汽车在水平路面上转弯，它们做圆周运动 的向心力等于静摩擦力，当静摩擦力达到 最大时，物体运动速度也达到最大，由 这就是物体以半径r做圆周运动的临界速

4、度. 5.摩擦力提供向心力 图4 例3如图5所示，AB为半径为R的金属导轨(导轨厚度不 计)，a、b为分别沿导轨上、下两表面做圆周运动的小球 (可看做质点)，要使小球不脱离导轨，则a、b在导轨最高 点的速度va、vb应满足什么条件？ 图5 解析对a球在最高点，由牛顿第二定律得： 要使a球不脱离轨道，则Na0 2 a a v m R 2 b b v m R 要使b球不脱离轨道，则Nb0 例4如图6所示，细绳的一端系着质量为M2 kg的物体， 静止在水平圆盘上，另一端通过光滑的小孔吊着质量为m 0.5 kg的物体，M的中点与圆孔的距离为0.5 m，并已知 M与圆盘的最大静摩擦力为4 N，现使此圆盘

5、绕中心轴线 转动，求角速度在什么范围内可使m处于静止状态？(g 取10 m/s2) 图6 解析当取较小值1时，M有向O点滑动趋势，此时M 所受静摩擦力背离圆心O， 代入数据得：11 rad/s. 当取较大值2时，M有背离O点滑动趋势， 此时M所受静摩擦力指向圆心O，对M有： 所以角速度的取值范围是：1 rad/s3 rad/s. 答案1 rad/s3 rad/s 四、平抛运动、圆周运动与动能定理的结合 (1)动能定理研究的过程可以是直线，也可以是曲线.特别 是解决平抛运动、圆周运动或多过程问题更显优越性. (2)动能定理中的功W，可以是恒力做的功，也可以是变 力做的功，对于有变力做功的圆周运动

6、经常将牛顿第二 定律与动能定理相结合解题. 2.与平抛运动相结合时，要注意应用运动的合成与分解的 方法，如分解位移或分解速度. 例5如图7所示，一个质量为m0.6 kg的小球以某一初速度v0 2 m/s从P点水平抛出，从粗糙圆弧ABC的A点沿切线方向进入 (不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失)且恰好沿圆弧通过最 高点C，已知圆弧的圆心为O，半径R0.3 m，60，g 10 m/s2.试求： 图7 (1)小球到达A点的速度vA的大小； 代入数据解得vA4 m/s 答案4 m/s (2)P点与A点的竖直高度H； 解析P到A小球做平抛运动，竖直分速度vyv0tan 由以上两式解得H0.6 m 答案0.6 m (3)小球从圆弧A点运动到最高点C的过程中克服摩擦力所 做的功W. 由A到C由动能定理得 代入解得W1.2 J.