高考物理大一轮复习精讲课件：第4章 曲线运动 万有引力与航天第3课时 圆周运动的基本规律及应用

1、强基固本强基固本考点突破考点突破第第3课时圆周运动的基本规律及应用课时圆周运动的基本规律及应用强基固本强基固本考点突破考点突破 知知 识识 梳梳 理理知识点一、匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度知识点一、匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度1匀速圆周运动匀速圆周运动(1)定定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长圆弧长 ，就是匀速圆周运动。，就是匀速圆周运动。(2)特点：加速度大小特点：加速度大小 ，方向始终指向，方向始终指向 ，是变加，是变加速运动。速运动。(3)条件：合外力大小条件：合外力大小 、方向始终与、方向始终与 方向

2、垂直且方向垂直且指向圆心。指向圆心。相等相等不变不变圆心圆心不变不变速度速度强基固本强基固本考点突破考点突破2描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量描描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、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：频率、转速、向心加速度、向心力等，现比较如下表：快慢快慢 强基固本强基固本考点突破考点突破转动快慢转动快慢 一周一周 圈数圈数 强基固本强基固本考点突破考点突破方向方向 快慢快慢 强基固本强基固本考点突破考点突破方向方向 大小大小 m2r 圆心圆心 合力合力 分力分力 强基固本强基固本考点突破考点突破知识

3、点三、离心现象知识点三、离心现象1定义：定义：做做 的物体，在所受合外力突然消失或不的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动足以提供圆周运动 的情况下，就做逐渐的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。远离圆心的运动。2本质：本质：做做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着 飞出去的趋势。飞出去的趋势。圆周运动圆周运动所需向心力所需向心力圆周切线方向圆周切线方向强基固本强基固本考点突破考点突破3受力特点受力特点当当F 时，物体做匀速圆周运动；时，物体做匀速圆周运动；当当F0时，物体沿时，物体沿 飞出；飞出；当当F 时，物体逐渐远离圆心，时，物体逐渐远离

4、圆心，F为实际提供为实际提供的向心力，如图的向心力，如图1所示。所示。 图图1mr2切线方向切线方向mr2强基固本强基固本考点突破考点突破思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)做圆周运动的物体，一定受到向心力的作用，所以分析做做圆周运动的物体，一定受到向心力的作用，所以分析做圆周运动物体的受力，除了分析其受到的其他力，还必须指圆周运动物体的受力，除了分析其受到的其他力，还必须指出它受到向心力的作用。出它受到向心力的作用。()(2)一物体以一物体以4 m/s的线速度做匀速圆周运动，周期为的线速度做匀速圆周运动，周期为2 s，则，则速度变化率的大小

5、为速度变化率的大小为4 m/s2。()强基固本强基固本考点突破考点突破(3)在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯。在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯。()(4)火车转弯速率小于规定的数值时，内轨受到的压力会增大。火车转弯速率小于规定的数值时，内轨受到的压力会增大。()(5)飞机在空中沿半径为飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时，飞机机翼一定的水平圆周盘旋时，飞机机翼一定处于倾斜状态。处于倾斜状态。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)强基固本强基固本考点突破考点突破 题题 组组 自自 测测题组一匀速圆周运动的运动学分析题组一匀速圆周运动的运动学分析1(多选多选)质质点做匀速圆周运动时，下列说

6、法正确的是点做匀速圆周运动时，下列说法正确的是()A速度的大小和方向都改变速度的大小和方向都改变B匀速圆周运动是匀变速曲线运动匀速圆周运动是匀变速曲线运动C当物体所受合力全部用来提供向心力时，物体做匀当物体所受合力全部用来提供向心力时，物体做匀速圆周运动速圆周运动D向心加速度大小不变，方向时刻改变向心加速度大小不变，方向时刻改变强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析匀速圆周运动的速度的大小不变，方向时刻变化，匀速圆周运动的速度的大小不变，方向时刻变化，A错；它的加速度大小不变，但方向时刻改变，不是匀变速曲错；它的加速度大小不变，但方向时刻改变，不是匀变速曲线运动，线运动，B错，错，D对；由匀

7、速圆周运动的条件可知，对；由匀速圆周运动的条件可知，C对。对。答案答案CD强基固本强基固本考点突破考点突破2. (2014北京西城区期末北京西城区期末)如如图图2所示，自行车的大齿轮、小所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C。在自行车正常骑行时，下列说法正确的是。在自行车正常骑行时，下列说法正确的是()图图2强基固本强基固本考点突破考点突破AA、B两点的角速度大小相等两点的角速度大小相等BB、C两点的线速度大小相等两点的线速度大小相等CA、B两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半两点的向心加速度大小之比等于它

8、们所在圆周的半径之比径之比DB、C两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比径之比强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破题组二圆周运动的动力学分析题组二圆周运动的动力学分析3.如如图图3所示，洗衣机脱水筒在转动时，衣服贴靠在匀速转动所示，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，则衣服的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服()图图3强基固本强基固本考点突破考点突破A受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用受到重力、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所需的向心力由重力提供C所需

9、的向心力由弹力提供所需的向心力由弹力提供D转速越快，弹力越大，摩擦力也越大转速越快，弹力越大，摩擦力也越大强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析衣服只受重力、弹力和静摩擦力三个力作用，衣服只受重力、弹力和静摩擦力三个力作用，A错；错；衣服做圆周运动的向心力为它所受到的合力，由于重力与静衣服做圆周运动的向心力为它所受到的合力，由于重力与静摩擦力平衡，故弹力提供向心力，即摩擦力平衡，故弹力提供向心力，即Nmr2，转速越大，转速越大，N越大，越大，C对，对，B、D错。错。答案答案C强基固本强基固本考点突破考点突破4.如图如图4所示，质量不计的轻质弹性杆所示，质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中

10、，插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面的小球，今使小球在水平面内做半径为内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为的匀速圆周运动，且角速度为，则杆的上端，则杆的上端受到小球对其作用力的大小为受到小球对其作用力的大小为()图图4强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破题组三离心现象题组三离心现象5.世世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5.067 公里，公里，共有共有23个弯道，如图个弯道，如图5所示，赛车在水平路面上转弯时，所示，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑

11、道，则以下说法正确的是常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是()图图5强基固本强基固本考点突破考点突破A是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的才造成赛车冲出跑道的B是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的赛车冲出跑道的C是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的赛车冲出跑道的D由公式由公式Fm2r可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道强基固本强基固本

12、考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破6如图如图6所示，某电视台推出了一款娱乐闯关节目，选手最所示，某电视台推出了一款娱乐闯关节目，选手最容易失败落水的地方是第四关容易失败落水的地方是第四关“疯狂转盘疯狂转盘”和第五关和第五关“高空滑索高空滑索”。根据所学物理知识，下列选项中表述正。根据所学物理知识，下列选项中表述正确的是确的是()图图6强基固本强基固本考点突破考点突破A选手进入转盘后，在转盘中间比较安全选手进入转盘后，在转盘中间比较安全B选手进入转盘后，在转盘边缘比较安全选手进入转盘后，在转盘边缘比较安全C质量越大的选手，越不容易落水质量越大的选手，越不容易落水D选手从最后一个转盘

13、的边缘起跳去抓滑索时，起跳方向选手从最后一个转盘的边缘起跳去抓滑索时，起跳方向应正对悬索应正对悬索强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析根据向心力根据向心力Fn4m2n2r，在转盘转速不变的情况下，在转盘转速不变的情况下，半径越大，需要的向心力越大，而质量一定的选手最大静摩半径越大，需要的向心力越大，而质量一定的选手最大静摩擦力是确定的，所以在转盘中间比较安全，擦力是确定的，所以在转盘中间比较安全，A正确、正确、B错误；错误；选手质量越大，最大静摩擦力越大，需要的向心力也大，是选手质量越大，最大静摩擦力越大，需要的向心力也大，是否容易落水，和选手质量无关，否容易落水，和选手质量无关，C错误；

14、选手从转盘的边缘错误；选手从转盘的边缘起跳时，有一个与转盘边缘线速度一样的分速度，所以选手起跳时，有一个与转盘边缘线速度一样的分速度，所以选手起跳方向不应正对悬索，起跳方向不应正对悬索，D错误。错误。答案答案A强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破AA点与点与C点的角速度大小相等点的角速度大小相等BA点与点与C点的线速度大小相等点的线速度大小相等CB点与点与C点的角速度大小之比为点的角速度大小之比为2 1DB点与点与C点的向心加速度大小之比为点的向心加速度大小之比为1 4强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破常

15、见的三种传动方式及特点常见的三种传动方式及特点1皮带传动：皮带传动：如图如图8甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑甲、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，即动时，两轮边缘线速度大小相等，即vAvB。图图8强基固本强基固本考点突破考点突破2摩擦传动：摩擦传动：如图如图9所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现所示，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，即象时，两轮边缘线速度大小相等，即vAvB。图图9强基固本强基固本考点突破考点突破3同轴传动：同轴传动：如图如图10甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，角速度相同，AB

16、，由，由vr知知v与与r成正比。成正比。图图10强基固本强基固本考点突破考点突破【变式训练【变式训练】1(多选多选)如如图图11所示为一链条传动装置的示意图。已知主动所示为一链条传动装置的示意图。已知主动轮是逆时针转动的，转速为轮是逆时针转动的，转速为n，主动轮和从动轮的齿数比，主动轮和从动轮的齿数比为为k，以下说法中正确的是，以下说法中正确的是()图图11强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破考点二圆周运动中的动力学分析考点二圆周运动中的动力学分析1向心力的来源向心力的来源向向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力

17、、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分摩擦力等各种力，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。力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。2向心力的确定向心力的确定(1)确确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置。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。圆心的合力就是向心力。强基固本强基固本考点突破考点突破【例【例2】 (2013江苏卷，江苏卷，2)如如图图12所示，所示，“旋转秋千旋转秋千”中中的两个座椅的两个

18、座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在质量相等，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，下列说法正确的是直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是()图图12强基固本强基固本考点突破考点突破AA的速度比的速度比B的大的大BA与与B的向心加速度大小相等的向心加速度大小相等C悬挂悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等的缆绳与竖直方向的夹角相等D悬挂悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂的缆绳所受的拉力比悬挂B的小的小强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析A、B绕竖直轴匀速转动的角速度相等，即绕竖直轴匀速转

19、动的角速度相等，即AB，但但rArB，根据，根据vr得，得，A的速度比的速度比B的小，选项的小，选项A错误；根错误；根据据a2r得，得，A的向心加速度比的向心加速度比B的小，选项的小，选项B错误；错误；A、B做做圆周运动时的受力情况如图所示，圆周运动时的受力情况如图所示，强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破1求解圆周运动的动力学问题做好求解圆周运动的动力学问题做好“三分析三分析”一是几何关系的分析，目的是确定圆周运动的圆心、半一是几何关系的分析，目的是确定圆周运动的圆心、半径等；径等；二是运动分析，目的是表示出物体做圆周运动所需要的二是运动分析，目的是表示出物体做圆

20、周运动所需要的向心力公式向心力公式(用运动学量来表示用运动学量来表示)；三是受力分析，目的是利用力的合成与分解的知识，表三是受力分析，目的是利用力的合成与分解的知识，表示出物体做圆周运动时外界所提供的向心力。示出物体做圆周运动时外界所提供的向心力。强基固本强基固本考点突破考点突破2圆周运动问题的解题步骤圆周运动问题的解题步骤强基固本强基固本考点突破考点突破【变式训练【变式训练】2.如如图图13所示，是某课外研究小组设计的可以用来测量转盘所示，是某课外研究小组设计的可以用来测量转盘转速的装置。该装置上方是一与转盘固定在一起有横向均转速的装置。该装置上方是一与转盘固定在一起有横向均匀刻度的标尺，带

21、孔的小球穿在光滑细杆上与一轻弹簧相匀刻度的标尺，带孔的小球穿在光滑细杆上与一轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在转动轴上，小球可沿杆自由滑动连，弹簧的另一端固定在转动轴上，小球可沿杆自由滑动并随转盘在水平面内转动。当转盘不转动时，指针指在并随转盘在水平面内转动。当转盘不转动时，指针指在O处，当转盘转动的角速度为处，当转盘转动的角速度为1时，指针指在时，指针指在A处，当转盘处，当转盘转动的角速度为转动的角速度为2时，指针指在时，指针指在B处，设弹簧均没有超过处，设弹簧均没有超过弹性限度。则弹性限度。则1与与2的比值为的比值为()强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强

22、基固本考点突破考点突破考点三匀速圆周运动的实例分析考点三匀速圆周运动的实例分析1运动实例运动实例：汽汽车、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆车、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等。周飞行等。2问题特点问题特点(1)运运动轨迹是圆且在水平面内；动轨迹是圆且在水平面内；(2)向心力的方向沿半径指向圆心；向心力的方向沿半径指向圆心；(3)向心力来源：一个力或几个力的合力或某个力的分力。向心力来源：一个力或几个力的合力或某个力的分力。强基固本强基固本考点突破考点突破【例【例3】为为确保行车安全，确保行车安全， 在高速公路的不同路段都会竖在高速公路的不同路段都会竖有限速指示牌。若有一段直行连接弯道的路段，其弯道有限速指示牌。若有一段直行连接弯道的路段，其弯道半径半径R为为60 m，弯道路面的倾斜角度，弯道路面的倾斜角度为为5，最大静摩擦，最大静摩擦力为压力的力为压力的0.37倍。假定直行路段的限速为倍。假定直行路段的限速为120 km/h，限速指示牌的可见视野为限速指示牌的可见视野为100