2026高考物理人教版基础课件上册 第4章 第3讲　圆周运动

第3讲圆周运动第四章曲线运动万有引力与宇宙航行1.掌握描述圆周运动的各物理量及它们之间的关系。

2.会分析匀速圆周运动的周期性及多解问题。

3.会分析圆周运动向心力的来源，并利用圆周运动的相关知识解决生活中的圆周运动。学习目标目

录CONTENTS考点01限时作业02考点1考点二圆周运动的动力学问题考点一圆周运动的运动学问题考点一圆周运动的运动学问题1.描述圆周运动的物理量

ω2r

2.匀速圆周运动相等(1)定义:如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处______，这种运动叫作匀速圆周运动。(2)特点:加速度大小______，方向始终指向______，是变加速运动。(3)条件:合力大小______、方向始终与______方向垂直且指向圆心。不变圆心不变速度3.离心运动和近心运动远离(1)离心运动:做圆周运动的物体，在所受合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______圆心的运动。(2)受力特点(如图)①当F=0时，物体沿______方向飞出，做匀速直线运动。②当0<F<mω2r时，物体逐渐______圆心，做______运动。③当F>mω2r时，物体逐渐向圆心______，做______运动。(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。切线远离离心靠近近心小于

例1

(2024·黑吉辽卷，2)“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图，当篮球在指尖上绕轴转动时，球面上P、Q两点做圆周运动的(

)DA.半径相等 B.线速度大小相等C.向心加速度大小相等 D.角速度大小相等

例2

(2025·辽宁朝阳学校月考)如图所示，修正带的核心部件是两个半径之比为3∶1的大小齿轮，两个齿轮通过相互咬合进行工作，A和B分别为两个齿轮边缘处的两点。若两齿轮匀速转动，下列说法正确的是(

)AA.若变速拖动修正带，A、B两点的线速度大小之比为1∶1B.若匀速拖动修正带，A、B两点的线速度大小之比为3∶1C.若匀速拖动修正带，A、B两点的角速度大小之比为3∶1D.若匀速拖动修正带，A、B两点的向心加速度大小之比为3∶1解析

A和B分别为两个齿轮边缘处的两点，则A、B两点的线速度大小相等，即A、B两点的线速度大小之比为1∶1;根据v=ωr，a=ω2r，可知A、B两点的角速度大小之比为ωA∶ωB=rB∶rA=1∶3，A、B两点的向心加速度大小之比为aA∶aB=rB∶rA=1∶3，故A正确。总结提升

三种传动装置

同轴转动皮带传动齿轮传动装置A、B两点在同轴的一个圆盘上两个轮子用皮带连接，A、B两点分别是两个轮子边缘上的点两个齿轮轮齿啮合，A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点特点角速度、周期相同线速度大小相等线速度大小相等

同轴转动皮带传动齿轮传动转向相同相同相反规律例3

(2025·江苏海安联考)如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h，重力加速度为g，则下列说法正确的是(

)A

考点二圆周运动的动力学问题1.匀速圆周运动的向心力方向(1)作用效果向心力产生向心加速度，只改变速度的______，不改变速度的______。(2)大小Fn=________=_________=_________==mωv。(3)方向始终沿半径方向指向______，时刻在改变，即向心力是一个变力。大小

mω2r

圆心2.匀速圆周运动中向心力的来源运动模型向心力Fn的来源(图示)汽车在水平路面转弯水平转台(光滑)FfFT=mBgmgtan

θ运动模型向心力Fn的来源(图示)圆锥摆飞车走壁lsin

θmgtan

θmgtan

θ运动模型向心力Fn的来源(图示)飞机水平转弯火车转弯mgtan

θ3.变速圆周运动的向心力如图所示，当小球在竖直面内摆动时，半径方向的合力提供向心力，即

判断正误×√(1)向心力指向圆心，与速度方向垂直，不改变速度的大小。()(2)向心力可以由物体受到的某一个力提供，也可以由物体受到的合力提供。()(3)在变速圆周运动中，向心力不指向圆心。()√例4

(2025·江西上饶模拟)如图所示，照片中视为质点的汽车在水平路面上做匀速圆周运动，图中圆形虚线所示为该车运动轨迹，半径R为50m，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.2倍，g取10m/s2。则运动的汽车(

)DA.所受的合力可能为零B.只受重力和地面的支持力作用C.所需的向心力由重力和支持力的合力提供D.最大速度不能超过10m/s

例5

(2025·广东深圳联考)如图所示，物块随转筒一起以角速度ω做匀速圆周运动，下列说法正确的是(

)DA.物块受到重力、弹力、摩擦力和向心力的作用B.若角速度增大且物块仍然随转筒一起做匀速圆周运动，那么物块所受摩擦力增大C.若角速度增大而且物块仍然随转筒一起做匀速圆周运动，物块所受摩擦力减小D.若角速度增大而且物块仍然随转筒一起做匀速圆周运动，物块所受摩擦力不变解析

物块受到重力、弹力和摩擦力作用，其中弹力提供所需的向心力，竖直方向根据受力平衡可得Ff=mg，水平方向根据牛顿第二定律可得FN=mω2r，可知若角速度增大且物块仍然随转筒一起做匀速圆周运动，物块所受摩擦力不变，故D正确。例6

(2025·山东泰安一中开学考试)如图所示，矩形框架ABCD位于竖直平面内，轻弹簧的一端固定在A点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿在框架的光滑竖直杆CD上并处于静止状态。现让框架绕AB边所在的O1O2轴由静止开始转动，在角速度逐渐增大的过程中，下列说法正确的是(

)BA.弹簧的长度变短B.弹簧的长度不变C.CD杆对小球的弹力变大D.CD杆对小球的弹力不变

总结提升

圆周运动的动力学问题的分析思路

A

限时作业2基础对点练C

基础对点练对点练1

圆周运动的运动学问题1.(2025·甘肃酒泉模拟)如图所示为脚踏自行车的传动装置简化图，各轮的转轴均固定且相互平行，甲、乙两轮同轴且无相对转动，已知甲、乙、丙三轮的半径之比为1∶9∶3，传动链条在各轮转动中不打滑，则乙、丙转速之比为(

)A.1∶2 B.2∶1 C.3∶1 D.1∶3解析

甲、丙两轮边缘处的各点线速度相等，根据v=ωr=2πnr，可得甲、丙的转速之比为3∶1，甲、乙同轴转动，角速度相等，转速相等，所以乙、丙转速之比为3∶1，故C正确。C2.(2025·天津重点学校联考)如图是世界上最大无轴式摩天轮——“渤海之眼”，摩天轮直径180m，高200m，有36个观景舱，在做匀速圆周运动时周期为30min。下列说法正确的是(

)A.乘客的线速度保持不变B.乘客做匀变速曲线运动C.乘客的线速度大小约为0.31m/sD.到达最低处时乘客处于失重状态

C3.(2025·重庆市第一中学高三月考)跳绳过程中，甲、乙两位同学握住绳子A、B两端摇动，A、B近似不动，绳子绕AB连线在空中转到图示位置时，则质点(

)A.Q点的速度方向沿绳子切线B.P的线速度大于Q的线速度C.P的角速度等于Q的角速度D.Q的合力方向一定垂直指向AB的连线解析

P、Q两点以AB为共同转轴做圆周运动，由P、Q两点向AB线段作垂线，即为二者的圆心，如图所示，则可知Q的速度方向与其圆周运动的半径垂直，并不沿绳子切线，A错误;由于P、Q两点以AB为共同转轴做圆周运动，可知二者的角速度相等，由图可知，P的半径小于Q的半径，根据公式v=ωr可知，P的线速度小于Q的线速度，B错误，C正确;绳子不一定是做匀速圆周运动，则合力不一定垂直于AB的连线，D错误。B4.某射击游戏道具如图(a)所示，将圆形转筒十等分后间隔排列五片弧形薄板，其余位置留空，俯视图如图(b)所示。已知转筒直径d=1m，角速度ω=8πrad/s，小德用玩具手枪瞄准中轴线随机打出一枪，弹丸可认为做水平匀速直线运动且速度v1=20m/s，弹丸穿过薄板后速度会减半，忽略空气阻力和弹丸穿过薄板所需时间，下列说法正确的是(

)A.薄板上各点线速度相同B.薄板上一定会留下一个弹孔C.若增大角速度，薄板上至少会留下一个弹孔D.若减小角速度，薄板上至少会留下一个弹孔

D对点练2

圆周运动的动力学问题5.(2025·广东东莞一中月考)如图所示，在光滑水平桌面上，固定一个陀螺形柱体，不可伸长的细绳一端固定在柱体腰部中央，另一端与小球相连，细绳足够长，初始时处于水平伸直状态，现给小球一个垂直于细绳且平行于桌面的初速度v0，不计细绳和柱体间的摩擦，细绳始终和桌面平行。下列说法正确的是(

)A.小球受到4个力作用

B.小球做匀速圆周运动C.小球的速率逐渐增大

D.细绳的拉力逐渐增大

CD6.(多选)(2025·广东汕头模拟)假定某水平圆形环岛路面如图(a)，汽车受到的最大静摩擦力与重力的比值恒定不变，则当汽车匀速率地通过环形路段时，汽车的侧向摩擦力达到最大时的最大速度称为临界速度，下列说法正确的是(

)A.汽车所受的合力为零B.汽车受重力、弹力、摩擦力和向心力的作用C.汽车在环岛路外侧行驶时，其临界速度增大D.如图(b)，质量相等的两辆车以大小相等的速度绕环岛中心转，甲车受到指向轨道圆心的摩擦力比乙车的大

D7.(2025·山东泰安开学考试)进入冬季后，北方的冰雪运动吸引了许多南方游客。如图为雪地转转游戏，人乘坐雪圈(人和雪圈总质量为50kg，大小忽略不计)绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上匀速转动，已知水平杆长为2m，离地高为2m，绳长为4m，且绳与水平杆垂直。则雪圈(含人)(

)A.所受的合力不变B.所受绳子的拉力指向圆周运动的圆心C.线速度大小为10m/sD.所需向心力大小为800N

B8.(2025·江苏泰州高三联考)在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量，如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系待测小球，使其绕O点做匀速圆周运动，测得绳上的张力为F，小球转过n圈所用的时间为t，O点到球心的距离为l，下列说法正确的是(

)

综合提升练A9.(2025·广东佛山联考)如图所示是《天工开物》中牛力齿轮的图画及其原理简化图，牛拉动横杆驱动半径为R1的大齿轮匀速率转动，大齿轮与半径为R2的中齿轮垂直咬合，中齿轮通过横轴与半径为R3的小齿轮相连，小齿轮驱动抽水桶抽水，已知牛拉横杆转一圈需要时间为t，则抽水桶的运动速率约为(

)

C10.(2025·云南名校联考)如图所示是某闯关游戏中的一个关卡。一绕过其圆心O的竖直轴顺时针匀速转动的圆形转盘浮在水面上，转盘表面始终保持水平，M为转盘边缘上一点。某时刻，一参赛者从水平跑道边缘P点以速度v0向右跳出，初速度方向平行于OM方向，且运动轨迹与此时刻OM在同一竖直平面内，随后参赛者正好落在M点，不计空气阻力。下列说法正确的是(

)A.仅增大v0，参赛者必定落水B.仅减小v0，参赛者一定会落在OM之间C.仅增大转盘的角速度，参赛者仍可能落在M点D.仅减小转盘的角速度，参赛者不可能落在M点解析

参赛者正好落在M点，则M点可能出现在图示的两个位置。参赛者在空中所做运动为平抛运动，竖直高度不变，参赛者在空中运动时间不变;仅增大v0，参赛者的水平位移增大，可能落水，也可能在台面上;仅减小v0，参赛者的水平位移减小，可能落水，也可能在台面上，故A、B错误;仅增大转盘的角速度，或仅减小转盘的角速度，参赛者的水平位移不变，只要满足M仍在原位置，参赛者就仍可能落在M点，故C正确，D错误。D11.(2025·湖南长沙一中月考)如图所示，金属环M、N用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，当整个装置以竖直杆为轴且以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环始终相对杆不动，下列判断正确的是(

)A.转动的角速度越大，细线的拉力越