高考物理总复习第四章曲线运动万有引力与航天基础课3圆周运动课件

基础课3圆周运动第一页，共46页。匀速圆周运动(yùndòng)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(fāngxiàng)始终指向 ，是变加速运动。3.条件：合外力大小 、方向(fāngxiàng)始终与 方向(fāngxiàng)垂直且指向圆心。知识(zhīshi)排查相等不变圆心不变速度第二页，共46页。角速度、线速度、向心(xiànɡxīn)加速度ω2r第三页，共46页。匀速圆周运动(yùndòng)的向心力方向(fāngxiàng)大小(dàxiǎo)mω2r圆心合力分力第四页，共46页。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(qíngkuàng)下，就做逐渐远离圆心的运动。离心(líxīn)现象圆周运动向心力第五页，共46页。1.思考判断 (1)做匀速圆周运动的物体所受合外力是保持不变的。() (2)做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比。() (3)随圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力的作用。() (4)做圆周运动的物体所受合外力突然(tūrán)消失，物体将沿圆周切线方向做匀速直线运动。() 答案(1)×(2)×(3)×(4)√小题(xiǎotí)速练第六页，共46页。A.A点与C点的角速度大小相等(xiāngděng)B.A点与C点的线速度大小相等(xiāngděng)C.B点与C点的角速度大小之比为2∶1D.B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4图1第七页，共46页。答案(dáàn)BD第八页，共46页。3.[人教版必修2·P25·T2拓展](多选)如图2所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为30°和60°，有A、B两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处(ɡāochǔ)做匀速圆周运动，下列说法正确的是()图2第九页，共46页。答案(dáàn)CD第十页，共46页。圆周运动的运动学问题(wèntí)第十一页，共46页。1.(2017·浙江(zhèjiānɡ)台州模拟)汽车后备箱盖一般都配有可伸缩的液压杆，如图3甲所示，其示意图如同乙所示，可伸缩液压杆上端固定于后盖上A点，下端固定于箱内O′点，B也为后盖上一点，后盖可绕过O点的固定铰链转动，在合上后备箱盖的过程中()图3第十二页，共46页。A.A点相对O′点做圆周运动B.A点与B点相对于O点转动的线速度大小相等C.A点与B点相对于O点转动的角速度大小相等D.A点与B点相对于O点转动的向心加速度大小相等解析在合上后备箱盖的过程中，O′A的长度是变化的，因此A点相对O′点不是做圆周运动，选项A错误(cuòwù)；在合上后备箱盖的过程中，A点与B点都是绕O点做圆周运动，相同的时间绕O点转过的角度相同，即A点与B点相对O点的角速度相等，但是OB大于OA，根据v＝rω，所以B点相对于O点转动的线速度大，故选项B错误(cuòwù)，C正确；根据向心加速度公式a＝rω2可知，B点相对O点的向心加速度大于A点相对O点的向心加速度，故选项D错误(cuòwù)。答案C第十三页，共46页。2.如图4所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RB∶RC＝3∶2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无相对滑动地转动起来。a、b、c分别为三轮(sānlún)边缘的三个点，则a、b、c三点在转动过程中的()图4第十四页，共46页。A.线速度大小之比为3∶2∶2B.角速度之比为3∶3∶2C.转速(zhuànsù)之比为2∶3∶2D.向心加速度大小之比为9∶6∶4答案(dáàn)D第十五页，共46页。3.[人教版必修(bìxiū)2·P19·T4改编]图5是自行车传动装置的示意图，其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮，Ⅱ是半径为r2的小齿轮，Ⅲ是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为nr/s，则自行车前进的速度为()答案(dáàn)D图5第十六页，共46页。常见的三种传动方式及特点(1)同轴传动：如图甲、乙所示，绕同一(tóngyī)转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比。第十七页，共46页。(2)皮带传动：如图甲、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(dàxiǎo)相等，即vA＝vB。(3)摩擦传动(chuándòng)：如图所示，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。第十八页，共46页。圆周运动中的动力学问题(wèntí)1.向心力的来源(láiyuán) (1)向心力的方向沿半径指向圆心。 (2)向心力来源(láiyuán)：一个力或几个力的合力或某个力的分力。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。第十九页，共46页。答案(dáàn)B第二十页，共46页。图6第二十一页，共46页。答案(dáàn)C第二十二页，共46页。3.如图7所示，用一根细绳一端系一个(yīɡè)小球，另一端固定，给小球不同的初速度，使小球在水平面内做角速度不同的圆周运动，则下列细绳拉力F、悬点到轨迹圆心高度h、向心加速度a、线速度v与角速度平方ω2的关系图象正确的是()图7第二十三页，共46页。答案(dáàn)A第二十四页，共46页。4.[人教版必修2·P26·T4拓展](多选)在光滑水平桌面中央固定一边长为0.3m的小正三棱柱abc，俯视图如图8所示。长度为L＝1m的细线，一端固定在a点，另一端拴住一个质量为m＝0.5kg、不计大小的小球。初始时刻，把细线拉直在ca的延长线上，并给小球以v0＝2m/s且垂直于细线方向的水平速度，由于光滑三棱柱的存在，细线逐渐缠绕在三棱柱上(不计细线与三棱柱碰撞过程中的能量损失)。已知细线所能承受(chéngshòu)的最大张力为7N，则下列说法正确的是()图8第二十五页，共46页。A.细线断裂之前，小球速度的大小保持不变B.细线断裂之前，小球的速度逐渐减小C.细线断裂之前，小球运动的总时间(shíjiān)为0.7πsD.细线断裂之前，小球运动的位移大小为0.9m第二十六页，共46页。答案(dáàn)ACD第二十七页，共46页。“一、二、三、四”求解(qiújiě)圆周运动问题第二十八页，共46页。1.运动特点(tèdiǎn) (1)竖直面内的圆周运动一般是变速圆周运动。 (2)只有重力做功的竖直面内的变速圆周运动机械能守恒。 (3)竖直面内的圆周运动问题，涉及知识面比较广，既有临界问题，又有能量守恒的问题，要注意物体运动到圆周的最高点的速度。 (4)一般情况下，竖直面内的圆周运动问题只涉及最高点和最低点的两种情形。竖直(shùzhí)面内圆周运动中的临界问题第二十九页，共46页。2.常见(chánɡjiàn)模型物理情景最高点无支撑最高点有支撑实例球与绳连接、水流星、沿内轨道运动的“过山车”等球与杆连接、球在光滑管道中运动等图示受力特征除重力外，物体受到的弹力方向：向下或等于零除重力外，物体受到的弹力方向：向下、等于零或向上第三十页，共46页。第三十一页，共46页。【典例】(2016·海南(hǎinán)高考)如图9，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在最高点时对轨道的压力大小为N2。重力加速度大小为g，则N1－N2的值为()A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg图9第三十二页，共46页。解析(jiěxī)设小球在最低点速度为v1，在最高点速度为v2，同时(tóngshí)从最高点到最低点，根据机械能守恒定律得联立以上三式可得N1－N2＝6mg，故选项D正确(zhèngquè)。答案D第三十三页，共46页。分析竖直平面(píngmiàn)内圆周运动临界问题的思路第三十四页，共46页。1.(2017·辽宁铁岭联考)飞机由俯冲到拉起时，飞行员处于(chǔyú)超重状态，此时座椅对飞行员的支持力大于飞行员所受的重力，这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员四肢沉重，大脑缺血，暂时失明，甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的影响。g取10m/s2，则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲、拉起的速度为100m/s时，圆弧轨道的最小半径为()A.100m B.111m C.125m D.250m图10第三十五页，共46页。答案(dáàn)C第三十六页，共46页。2.(2017·山东青岛期末)(多选)如图11所示，内壁光滑的大圆管，用一细轻杆固定在竖直平面内；在管内有一小球(可视为质点)做圆周运动。下列(xiàliè)说法正确的是()A.小球通过最低点时，小球对圆管的压力向下B.小球通过最高点时，小球对圆管可能无压力C.细杆对圆管的作用力一定(yīdìng)大于圆管的重力大小D.细杆对圆管的作用力可能会大于圆管和小球的总重力大小图11第三十七页，共46页。答案(dáàn)ABD第三十八页，共46页。3.(2017·江苏单科，5)如图12所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上。物块质量(zhìliàng)为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F。小环和物块以速度v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P后立刻停止，物块向上摆动。整个过程中，物块在夹子中没有滑动。小环和夹子的质量(zhìliàng)均不计，重力加速度为g。下列说法正确的是()图12第三十九页，共46页。第四十页，共46页。答案(dáàn)D第四十一页，共46页。竖直面内圆周运动模型(móxíng)的应用[题源：人教版必修2·P30·T4] 质量为25kg的小孩(xiǎohái)坐在秋千板上，小孩(xiǎohái)离系绳子的横梁2.5m。如果秋千板摆到最低点时，小孩(xiǎohái)运动速度的大小是5m/s，她对秋千板的压力是多大？第四十二页，共46页。拓展1在上题中若把小孩换成杂技演员，且让演员能在竖直面内做圆周运动(其他(qítā)条件不变)，演员在最低点时的速度至少为(空气阻力不计，g＝10m/s2)()答案(dáàn)C解析若演员在竖直面内刚好(gānghǎo)做圆周运动，则满足演员从最低点运动到最高点过程中，满足机械能守恒定律第四十三页，共46页。(1)求小球在B、A两点的动能之比；(2)通过(tōngguò)计算判断小球能否沿轨道运动到C点。图13第四十四页，共46页。解析(1)设小球(xiǎoqi