高中物理学业水平测试复习专题四曲线运动第4讲向心力、生活中的圆周运动和离心运动课件

第4讲向心力、生活中的圆周运动和离心运动课标要求1.通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系．2．能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力．3．了解生产生活中的离心现象及其产生的原因．考点一PART01第一部分速度的方向速度的大小始终沿半径方向指向圆心变力√【跟踪训练1】如图所示，一物体随圆盘在水平面内做匀速圆周运动，关于该物体的受力情况，下列说法正确的是(

)A．物体只受重力和支持力B．物体只受重力和摩擦力C．物体受重力、支持力和摩擦力D．物体受重力、支持力、摩擦力和向心力解析：物体在水平面上一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力．√【跟踪训练2】旱冰爱好者在地面上滑行如图所示，若他正沿圆弧弯道以不变的速率滑行，则他(

)A．做匀速运动B．所受的合力为0C．受到重力和向心力D．向心加速度方向不断变化√解析：匀速圆周运动的速度方向是时刻改变的，故匀速圆周运动是变速运动，A错误；合力提供做圆周运动所需要的向心力，B错误；向心力是由沿半径方向的合力提供的，C错误；向心加速度大小不变，方向时刻改变，D正确．考点二PART02第二部分考点二探究向心力大小的表达式

实验方案一用绳和沙袋定性感受向心力如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋(或其他小物体)，在离小沙袋重心40cm的地方打一个绳结A，在离小沙袋重心80cm的地方打另一个绳结B.同学甲看手表计时，同学乙按下列步骤操作：操作一手握绳结A，如图乙所示，使沙袋在水平方向上做匀速圆周运动，每秒运动1周．体会此时绳子拉力的大小．操作二手仍然握绳结A，但使沙袋在水平方向上每秒运动2周．体会此时绳子拉力的大小．操作三改为手握绳结B，使沙袋在水平方向上每秒运动1周．体会此时绳子拉力的大小．操作一和操作二相比，可以比较在半径相同的情况下，向心力大小与角速度的关系．操作一和操作三相比，可以比较在角速度相同的情况下，向心力大小与半径的关系．实验方案二利用向心力演示器探究向心力大小向心力演示器如图所示．转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动．皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动．小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小．实验时采用__________的方法，分别研究向心力与质量、半径、角速度的关系．

(1)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动半径和转动角速度相同时，可以探究向心力与小球质量的关系．(2)皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，小球转动角速度和质量相同时，可以探究向心力与转动半径的关系．控制变量(3)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球质量相同、转动半径相同时，可以探究向心力与角速度的关系．实验结论：_____________________________________________________________________．向心力大小与物体的质量成正比，与角速度的平方成正比，与转动半径成正比

如图所示，在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中．A、B为质量、大小都相同的钢球，图中所示是在研究(

)A．向心力的大小F与质量m的关系B．向心力的大小F与角速度ω的关系C．向心力的大小F与半径r的关系解析：变速轮塔半径不同，两轮转动的角速度不同，两球的角速度不同，两球的质量相等、转动半径相同，则题图中是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系，故B正确，A、C错误．√【跟踪训练3】向心力演示器如图所示，把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们做圆周运动的半径相同．依次调整塔轮上的皮带的位置，匀速转动手柄，可以探究(

)A．向心力的大小与质量的关系B．向心力的大小与半径的关系C．向心力的大小与角速度的关系D．角速度与周期的关系√解析：质量相同，半径相同，只能探究向心力的大小与角速度的关系，故A、B错误，C正确；该装置是用来探究向心力大小关系，不能探究角速度与周期的关系，故D错误．考点三PART03第三部分考点三生活中的圆周运动和离心运动

1．生活中的圆周运动(1)火车转弯问题如果在转弯处使外轨略_______内轨，火车驶过转弯处时，铁轨对火车的支持力的方向不再竖直，而是斜向弯道_______，它与重力的合力指向圆心，成为使火车转弯的向心力．高于内侧mg－FN小于大于G－FN匀速圆周完全失重匀速圆周运动2．离心运动(1)定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动．(2)受力特点(如图所示)

①当F＝mrω2时，物体做______________运动；②当F＝0时，物体沿_______方向飞出；③当F<mrω2时，物体逐渐_______圆心；④当F>mrω2时，物体逐渐向圆心靠近，做_______运动．匀速圆周切线远离近心(3)本质：离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是提供的力_______做匀速圆周运动需要的向心力．小于(2023·广东学考)如图所示，一物体从固定的光滑圆弧轨道上端由静止下滑，当物体滑到轨道最低点时，下列说法正确的是(

)A．物体处于超重状态B．物体处于平衡状态C．物体对轨道的压力等于物体受到的重力D．物体对轨道的压力大于轨道对物体的支持力√【跟踪训练4】在中国南昌有世界第五高摩天轮——南昌之星，总建设高度为160m，直径为153m．它共悬挂有60个太空舱，旋转一周的时间是30min，可容纳400人左右游览．若该摩天轮做匀速圆周运动，则乘客(

)A．速度始终恒定B．加速度始终恒定C．对座椅的压力始终不变D．受到合力不断改变√解析：匀速圆周运动的速度方向沿圆周的切线方向，方向时刻在改变，则速度是变化的，故A错误；做匀速圆周运动的物体，其向心加速度方向始终指向圆心，方向时刻在变化，向心加速度是变化的，故B错误；乘客对座椅的压力方向始终变化，即压力变化，故C错误；做匀速圆周运动的物体，其所受的合力提供向心力，其方向始终指向圆心，始终变化，故D正确．(2023·广东学考)如图所示，静止在圆盘上的小物块随圆盘在水平面内一起做匀速转动，则物块所受摩擦力(

)A．大小与转速无关B．大小与其距转轴的距离无关C．大小等于物块所需的向心力D．方向沿圆盘半径向外解析：物块所受的摩擦力提供小物块做圆周运动的向心力，方向指向圆心，根据向心力公式F＝mω2r＝m(2πn)2r，其中n是转速，r是距转轴的距离，可知摩擦力的大小与转速平方成正比，与距转轴的距离成正比．√√【跟踪训练6】如图所示，圆盘在水平面内转动，盘面上有一个茶壶，始终与盘保持相对静止，则(

)A．茶壶只受摩擦力作用B．当圆盘匀速转动时，茶壶离盘中心越近越容易侧滑C．当圆盘减速转动时，茶壶受到的摩擦力不指向圆心D．若圆盘突然停止转动，茶壶将沿半径方向向外滑动√(2023·广东学考)下列现象中属于防止离心现象带来危害的是(

)A．旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴B．列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些C．拖把桶通过旋转使拖把脱水D．洗衣机脱水筒高速旋转甩掉附着在衣服上的水√解析：旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴，拖把桶通过旋转使拖把脱水和洗衣机脱水筒高速旋转甩掉附着在衣服上的水，都是利用的离心运动；在修建铁路时，列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些，目的是由重力的分力提供一部分向心力，弥足向心力不足，防止车速过大，火车产生离心运动而发生侧翻，所以该现象属于防止离心现象带来危害．√【跟踪训练8】如图所示，光滑水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是(