4.3圆周运动-2027届高考物理一轮复习课件

第19课时圆周运动考点一圆周运动的运动学分析1.描述圆周运动的物理量

ω2r

2.匀速圆周运动(1)定义:如果物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处

,所做的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:合外力大小

,方向始终与

方向垂直且指向圆心。相等不变圆心不变速度考向1

圆周运动基本规律的应用典例1

复兴号列车以60m/s的速率经过一段圆弧形弯道,小昊同学观察放在桌面上的智能手机中的“指南针”,发现在15s内匀速转过了18°,取g=10m/s2,π=3。求列车转弯的角速度大小ω和半径r。答案

0.02rad/s

3000m对点演练1

A、B两质点均做匀速圆周运动,在相等时间内它们通过的弧长之比ΔsA∶ΔsB=4∶3,转过的圆心角之比ΔθA∶ΔθB=3∶2。关于A、B两质点,下列说法正确的是(

)A.周期之比为TA∶TB=2∶3B.角速度之比为ωA∶ωB=2∶3C.线速度之比为vA∶vB=3∶4D.向心加速度之比为anA∶anB=3∶2A考向2

圆周运动的传动问题

类型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

类型同轴转动皮带传动齿轮传动特点角速度、周期相同线速度大小相等线速度大小相等转向相同相同相反规律线速度与半径成正比:

向心加速度与半径成正比:

角速度与半径成反比:

向心加速度与半径成反比:

角速度与半径成反比:

向心加速度与半径成反比:

典例2

如图所示的皮带传动装置中,轮A和B同轴,A、B、C分别是三个轮边缘的质点,且RA=RC=2RB,则下列说法中正确的是(

)A.三质点的线速度之比vA∶vB∶vC=2∶1∶1B.三质点的角速度之比ωA∶ωB∶ωC=2∶1∶1C.三质点的周期之比TA∶TB∶TC=2∶2∶1D.三质点的向心加速度之比aA∶aB∶aC=2∶2∶1A对点演练2

在如图所示的齿轮转动中,三个齿轮的半径之比为1∶2∶3,当齿轮转动时,小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点(

)A.线速度大小之比为1∶3 B.角速度大小之比为3∶1C.周期之比为1∶1 D.转速之比为1∶3B考点二匀速圆周运动的动力学分析1.匀速圆周运动的向心力(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。

方向大小

mrω2

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Fn=

水平转台(光滑)Fn=

=

圆锥摆Fn=

,r=

FfFTmBgmgtanθlsinθ运动模型向心力Fn的来源(图示)飞车走壁Fn=

飞机水平转弯Fn=

火车转弯Fn=

mgtanθmgtanθmgtanθ3.离心运动和近心运动(1)离心运动: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

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<mrω2时,物体逐渐

圆心,做

运动。

③当F>mrω2时,物体逐渐

,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。

逐渐远离圆心切线远离离心向圆心靠近近心小于考向1

圆周运动的动力学问题典例3

(2023江苏卷)“转碟”是传统的杂技项目。如图所示,质量为m的发光物体放在半径为r的碟子边缘,杂技演员用杆顶住碟子中心,使发光物体随碟子一起在水平面内绕A点做匀速圆周运动。当角速度为ω0时,碟子边缘看似一个光环。求此时发光物体的速度大小v0和受到的静摩擦力大小Ff。

对点演练3

如图所示的装置中,光滑水平杆固定在竖直转轴上,小圆环A和轻弹簧套在杆上,弹簧两端分别固定于竖直转轴和环A,细线穿过小孔O,两端分别与环A和小球B连接,线与水平杆平行,环A的质量为m,小球B的质量为2m。现使整个装置绕竖直轴以角速度ω匀速转动,细线与竖直方向的夹角为37°。缓慢加速后使整个装置以角速度2ω匀速转动,细线与竖直方向的夹角为53°,此时弹簧弹力与角速度为ω时大小相等,已知重力加速度g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)装置转动的角速度为ω时,细线OB的长度s;(2)装置转动的角速度为2ω时,细线OB的长度s',以及弹簧的弹力大小。

考向2

圆锥摆运动典例4

如图所示,用轻质细线拴一质量为m的小球,让小球在水平面内做匀速圆周运动,摆线与竖直方向的夹角θ,细线上端悬点到圆心的距离为h,不计空气阻力,重力加速度为g。求:(1)细线的拉力大小;(2)小球做匀速圆周运动的角速度。

对点演练4

(2026南通一模)如图所示,轻弹簧一端固定在竖直杆上的O点,另一端连接小球,小球套在光滑水平杆上,整个装置可绕竖直杆转动。当装置分别以角速度ω1、ω2匀速转动时,小球相对杆分别静止在A、B点,杆对球的弹力大小分别为FNA、