高考物理总复习第4章曲线运动万有引力与航天第3节圆周运动市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

高三一轮总复习物理1/57必修二第四章曲线运动万有引力与航天2/57第三节圆周运动3/57栏目导航1235基础知识整合热门考点研析方法技巧归纳考题随堂演练4物理模型构建4/57基础知识整合5/57某人驾车正在平直路上前进，突然前方出现了一堵很长墙，此人要想不撞墙，是拐弯好呢，还是急刹车好？【思绪引导】

1.拐弯情况下，车做圆周运动，哪个力来提供向心力？怎样计算位移？2．刹车情况下，车做减速运动，哪个力来提供加速度？怎样计算位移？6/57【解析】

本题属于圆周运动考查题目，解题关键是建立运动模型，然后结合运动学公式和牛顿第二定律列式分析．总而言之可知，急刹车前进距离小，效果好．7/57匀速圆周运动1．描述圆周运动物理量(1)线速度①定义：描述做圆周运动物体沿圆弧运动______物理量．(2)角速度①定义：描述做圆周运动物体绕圆心运动______物理量．知识点1

快慢快慢8/57(3)向心加速度①定义：描述做圆周运动物体速度方向改变______物理量．②公式：a＝____________________________________.(4)周期、频率和转速①周期和频率关系：T＝_____.②转速n是物体单位时间内转过______，1Hz＝1r/s.(5)向心力①作用效果：产生向心加速度，只改变线速度______，不改变线速度______．②公式：F＝__________________________________________.快慢圈数方向大小9/57匀速圆周运动和变速圆周运动1．匀速圆周运动(1)定义：物体沿着圆周运动，而且线速度______处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动．(2)性质：向心加速度大小______，方向总是指向______变加速曲线运动．(3)质点做匀速圆周运动条件：协力______不变，方向一直与速度方向______且指向______．知识点2大小不变圆心大小垂直圆心10/572．变速圆周运动(1)定义：线速度大小、方向均____________圆周运动．(2)协力作用①协力沿速度方向分量Ft产生切向加速度，Ft＝mat，它只改变速度______．②协力沿半径方向分量Fn产生向心加速度，Fn＝man，它只改变速度______．发生改变大小方向11/57离心运动和近心运动1．离心运动(1)定义：做____________物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需_________情况下，所做逐步远离圆心运动．(2)本质：做圆周运动物体，因为本身______，总有沿着圆周____________飞出去倾向．知识点3圆周运动向心力惯性切线方向12/57(3)受力特点：①当F＝mω2r时，物体做____________运动；②当F＝0时，物体沿______方向飞出；③当F<mω2r时，物体逐步______圆心，做离心运动．2．近心运动当提供向心力合外力大于做圆周运动所需向心力时，即F>mω2r，物体将逐步______圆心，做近心运动．匀速圆周切线远离靠近13/57尤其提醒传动装置中各个物理量之间关系1．在分析传动装置物理量时，关键是抓住相等量．2．同轴转动各点角速度相等，线速度与半径成正比，向心加速度与半径成正比．3．皮带、齿轮、链条连接边缘各点线速度大小相等，角速度与半径成反比，向心加速度与半径成反比．14/57热门考点研析15/571.处理匀速圆周运动普通思绪(1)确定研究对象；(2)分析运动情况，明确研究对象做匀速圆周运动轨道平面、圆心、半径；(3)分析受力情况，找到指向圆心协力；(4)依据题干已知条件，选取适当向心力公式，依据协力提供向心力，列牛顿第二定律关系式求解．动力学观点处理圆周运动问题考点

116/572．解题重点(1)向心力起源确实定，向心力是效果力，不论匀速圆周运动还是变速圆周运动，其作用效果是改变物体速度方向，不改变速度大小，不论何种性质力，只要时刻指向圆心，起到上述效果，均可充当向心力．(2)轨道半径确实定，本部分知识在后续课程中还会包括，比如带电粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，此时包括到相关洛伦兹力圆周运动问题时，其轨道平面、圆心和半径确实定，画出正确轨迹图，将成为处理问题关键点．17/57在一根长为L、质量不计细杆中点和末端各连一质量为m小球B和C，如图所表示，杆能够在竖直平面内绕固定点A转动，将杆拉到某位置放开，末端C球摆到最低位置时，杆BC段受到拉力刚好等于C球重力2倍．(g＝10m/s2)求：(1)C球经过最低点时线速度大小；(2)杆AB段此时受到拉力大小．例1

【思绪引导】

1.C球做圆周运动，何力来提供向心力？怎样求解经过最低点线速度大小？2．B球做圆周运动，何力提供向心力？18/5719/57【总结提升】

1．向心力起源分析(1)向心力是按力作用效果来命名，它能够由某种性质力来充当，如重力、弹力、摩擦力等．(2)向心力能够是一个力分力也能够是几个力协力．(3)分析受力时不能再添加向心力．2．匀速圆周运动中协力提供向心力，变速圆周运动中在一些特殊位置协力也能够提供向心力，比如竖直平面内圆周运动最高点和最低点．20/57如图所表示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔水平桌面上．小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)．现使小球改到一个更高一些水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，两次金属块Q都保持在桌面上静止．则后一个情况与原来相比较，下面判断中正确是(

)A．Q受到桌面支持力变大B．Q受到桌面静摩擦力一直不变C．小球P运动角速度变大D．小球P运动周期变大针对训练121/57解析：以金属块Q和小球P组成系统为研究对象，系统受到桌面支持力和本身重力作用，支持力保持不变，A选项错误；系统受到桌面静摩擦力提供圆周运动向心力，小球P做匀速圆周运动，向心力方向时刻改变，故静摩擦力方向时刻改变，B选项错误；研究小球P受力，如图所表示：答案：C22/57水平面内匀速圆周运动临界问题处理方法：物体在水平面内做匀速圆周运动，弹力、摩擦力均可提供向心力．1．绳子或弹簧弹力充当向心力时，常包括到绳子松紧，弹簧形变，接触面分离等临界状态，关键是明确临界条件．绳子临界条件是：张力为零；接触面分离临界条件是：弹力为零．2．摩擦力提供向心力时，常包括到摩擦力突变问题，物体转动角速度ω逐步变大，到达临界角速度ω0时，静摩擦力突变为滑动摩擦力，即临界条件是：F向＝Ffm.水平圆周运动临界问题考点

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(多项选择)(年浙江高考)如图所表示为赛车场一个水平“U”形弯道，转弯处为圆心在O点半圆，内外半径分别为r和2r，一辆质量为m赛车经过AB线经弯道抵达A′B′线，有如图所表示①、②、③三条路线，其中路线③是以O′为圆心半圆，OO′＝r，赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎最大径向静摩擦力为Fmax，选择路线，赛车以不打滑最大速率经过弯道(所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大)，则(

)A．选择路线①，赛车经过旅程最短B．选择路线②，赛车速率最小C．选择路线③，赛车所用时间最短D．①、②、③三条路线圆弧上，赛车向心加速度大小相等例2

24/57【思绪引导】

1.三条路线轨迹旅程怎样计算？圆周运动半径怎样确定？2．赛车做圆周运动，何力提供向心力？怎样求解速率和向心加速度？【答案】

ACD25/57【总结提升】

在水平面内做圆周运动物体，当角速度改变时，物体含有远离或靠近圆心趋势，这时需要依据物体临界条件和临界状态来判断物体受到某个力是否存在以及这个力存在时大小或方向改变，尤其是绳子拉力，弹簧弹力，接触面静摩擦力等．26/57某高速公路一个出口路段如图所表示，情景简化：轿车从出口A进入匝道，先匀减速直线经过下坡路段至B点(经过B点前后速率不变)，再匀速率经过水平圆弧路段至C点，最终从C点沿平针对训练2直路段匀减速到D点停下．已知轿车在A点速度v0＝72km/h，AB长L1＝150m；BC为四分之一水平圆弧段，限速(允许经过最大速度)v＝36km/h，轮胎与BC段路面间动摩擦因数μ＝0.5，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，CD段为平直路段长L2＝50m，重力加速度g取10m/s2，π取3.14.(1)若轿车抵达B点速度刚好为v＝36km/h，求轿车在AB下坡段加速度大小；(2)为确保行车安全，车轮不打滑，求水平圆弧段BC半径R最小值；(3)轿车A点到D点全程最短时间．27/57答案：(1)1m/s2

(2)20m

(3)23.14s28/57方法技巧归纳29/57曲线运动综合分析曲线运动综合题主要包括到多个运动过程以及功效关系问题，包含平抛运动和圆周运动综合，平抛运动和机械能守恒定律综合，圆周运动与动能定理综合等等．1．处理曲线运动综合问题普通思绪(1)研究对象确实定，分析单个物体还是多个物体组成系统；(2)运动过程分析，对于物体参加多个运动过程，分段剖析，明确每一个运动阶段物体做何种运动，比如做抛体运动，是平抛、类平抛还是斜上抛，做圆周运动，是水平面圆周运动还是竖直平面内圆周运动；30/57(3)临界点确实定，物体处于临界状态时，哪些物理量发生突变，哪些不变，这是处理问题切入点，比如小球受绳拉力在竖直平面内圆周运动过程中，障碍物遮挡使绳长变短，此时小球运动线速度保持不变，而向心力变大，绳子拉力变大；(4)功效关系判断，在各个运动阶段，受不受摩擦力作用，物体机械能是否守恒；(5)选择对应规律列式求解．2．处理曲线运动综合题关键是理清物体运动阶段，以及在各个阶段运动情况和受力情况，找到相邻阶段连接点，即运动状态临界点，依据对应规律列式求解．31/57

(年海南高考)如图，位于竖直平面内光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点．已知h＝2m，s＝m．取重力加速度大小g＝10m/s2.(1)一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道半径；例3

(2)若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环抵达c点时速度水平分量大小．【思绪引导】

1.小环在bc段轨道上运动，与轨道无相互作用力，只受重力作用，能够认为小环在做平抛运动吗？怎样分析？2．环抵达c点时速度水平分量与平抛运动初速度有何关系？怎样依据平抛运动知识求解水平分速度？32/5733/57物体做圆周运动时，所需向心力F需由运动情况决定，提供向心力F供由受力情况决定．若某时刻F需＝F供，则物体能做圆周运动；若F需＞F供，物体将做离心运动；若F需＜F供，物体将做向心运动．现有一根长L＝1m刚性轻绳，其一端固定于O点，另一端系着质量m＝0.5kg小球(可视为质点)，将小球提至正上方A点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所表示．不计空气阻力，g取10m/s2，则：针对训练3(1)为确保小球能在竖直面内做完整圆周运动，在A点最少应施加给小球多大水平速度？(2)若小球以速度v1＝4m/s水平抛出瞬间，绳中张力为多少？(3)若小球以速度v2＝1m/s水平抛出瞬间，绳中若有张力，求其大小？若无张力，试求绳子再次伸直时所经历时间？34/5735/57(3)小球以速度v2＝1m/s水平抛出瞬间，小球做平抛运动，绳子没有张力，如图所表示，36/57物理模型构建37/57竖直平面内圆周运动模型1．求解竖直平面内圆周运动模型思绪(1)定模型判断是轻绳模型还是轻杆模型．(2)确定临界点对于轻绳模型而言是能否经过最高点，对于轻杆模型而言是杆对物体作用力表现为支持力还是拉力．(3)研究状态竖直平面内圆周运动只研究最高点和最低点运动情况．38/57(4)受力分析在最高点和最低点对物体进行受力分析，确定向心力．(5)过程分析应用动能定理分析圆周运动过程．39/572．模型分类(1)绳模型v≥v临时，小球能够经过最高点，此时绳子对小球产生向下拉力；v<v临时，小球不能经过最高点，依据离心运动知识可知，小球抵达最高点之前，以斜上抛形式脱离轨道．40/57(2)杆模型v临≤v<v临′时，小球能够经过最高点，杆对小球提供向上支持力；v＝v临′时，小球只受重力，杆对小球没有作用力；v>v临′时，杆对小球提供向下拉力．41/57例4

42/57【思绪引导】

1.物体随圆盘在圆周运动，哪些力来提供向心力？2．物体在什么位置受到协力最小，此时对应着角速度最大值还是最小值？【答案】

C43/57

(多项选择)如图所表示，半径r＝0.5m光滑圆轨道被竖直固定在水平地面上，圆轨道最低点有一小球(小球半径比r小很多)．现给小球一个水平向右初速度v0，要使小球不脱离轨道运动，v0应满足(

)针对训练544/57答案：CD45/57考题随堂演练46/571.(届运城期末)变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度档，下列图是某变速车齿轮转动结构示意图，图中大齿轮A有48齿，大齿轮B有42齿，小齿轮C有18齿，小齿轮D有12齿．大小齿轮经过链条连接，小齿轮转动时可带动后轮同轴转动．骑行者经过脚踏板驱动大齿轮转动．假如令该车可变换X种不一样速度档，且要求骑行速度最快，所选择大小齿轮角速度之比为Y∶Z，则X、Y、Z分别为(

)A．4,1,4

B．4,4,1

C．3,1,4

D．4,1,847/57答案：A48/572.(多项选择)如图所表示，放置在水平地面上支架质量为M，支架顶端用细线拴着摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，而后释放，摆球运动过程中，支架一直不动．以下说法正确是(

)A．在释放瞬间，支架对地面压力为(m＋M)gB．在释放瞬间，支架对地面压力为MgC．摆球抵达最低点时，支架对地面压力为(m＋M)gD．摆球抵达最低点时，支架对地面压力为(3m＋M)g49/57答案：BD50/573.一截面呈圆形内壁光滑细管被弯成一个半径为R大圆环，并固定在竖直平面内．在管内环底A处有一质量为m、直径比管径略小小球，小球上连有一根穿过位于环顶B处管口轻绳，在水平外力作用下小球以恒定速率从A点运动到B点，如图所表示，忽略内外侧半径差异(小球可看作质点)，此过程中拉力改变情况是(

)A．逐步增大 B．逐步减小C．先减小，后增大 D.先增大，后减小51/57解析：小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，切线方向协力为零，对小球进行受力分析，受到重力、绳子拉力和管壁支持力作用，绳子拉力方向与速度方向相同为切线方向，所以绳子拉力大小等于重力在切线方向分量，F＝mgcosθ，小球上升过程中，θ先减小，到与圆心等高处θ＝0，后增大，所以cosθ先增大，后减