2027届新高考物理热点精准复习圆周运动+

2027届新高考物理热点精准复习圆周运动考点一描述圆周运动的物理量必备知识•全方位凝练1.匀速圆周运动(1)定义:做圆周运动的物体,若在相等的时间内通过的弧长相等,其所做的运动就是匀速圆周运动。(2)速度特点:速度的大小不变,方向始终与半径垂直。2.描述圆周运动的物理量

物理量意义公式/单位线速度(v)(1)描述做圆周运动的物体运动快慢的物理量(2)是矢量,方向沿圆周切线方向角速度(ω)描述物体绕圆心转动快慢的物理量周期(T)和转速(n)物体沿圆周运动一周的时间叫周期,单位时间内转过的圈数叫转速向心加速度(an)(1)描述速度方向变化快慢的物理量(2)方向指向圆心,时刻在改变3.匀速圆周运动各物理量间的关系

4.常见的三类传动方式及特点(1)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相等,即vA=vB。(2)摩擦传动和齿轮传动:如图丙、丁所示,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。(3)同轴传动:如图戊、己所示,绕同一转轴转动的物体,角速度相同,即ωA=ωB,由v=ωr知v与r成正比。[练一练]1.判断下列说法对错(1)物体做匀速圆周运动时,其角速度是不变的。(

)(2)匀速圆周运动是匀变速曲线运动。(

)√×2.如图所示,A、B、C三点为塑封机手压杆上的点,A在杆的顶端,O为杆转动的轴,且AB=BC=CO。在杆向下转动的过程中,下列说法正确的是(

)A.A、B两点线速度大小之比为1∶3B.B、C两点周期之比为1∶2C.A、B两点角速度之比为3∶2D.B、C两点的线速度大小之比为2∶1D解析

因A、B、C三点为同轴转动,可知周期和角速度都相等,即B、C两点周期之比为1∶1,A、B两点角速度之比为1∶1,B、C错误;根据v=ωr可知A、B两点线速度大小之比为3∶2,B、C两点的线速度大小之比为2∶1,A错误,D正确。关键能力•多维度提升典例

天宫空间站天和核心舱的机械臂,长度约10m,是我国自主研发的七自由度系统,与同样属于七自由度系统的人的手臂一样灵活和机动。如图所示,A、B、C是三个主要关节支点,P为BC臂上的一点,机械臂整体以A支点为轴抬起,则下列说法正确的是(

)A.作业过程中P与B线速度大小一定相等B.作业过程中P与B线速度方向一定相同C.作业过程中P与B角速度大小一定相等D.作业过程中P与B加速度大小一定相等C解析

由于P、B两点为同轴传动,所以两点的角速度相同,P、B两点的半径不确定是否相同,故A错误,C正确;线速度的方向为该点与原圆心连线的垂直方向上,由于P、B两点与圆心连线不重合,故B错误;根据圆周运动加速度公式a=ω2r,P、B的r不确定是否相同,故D错误。考点二圆周运动的动力学问题必备知识•全方位凝练

二、离心现象1.定义:做圆周运动的物体,在所受合力突然消失或不足以提供做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.本质:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势。3.受力特点(如图所示)(1)当F=mω2r时,物体做匀速圆周运动。(2)当F=0时,物体沿切线方向飞出。(3)当F<mω2r时,物体逐渐远离圆心,F为实际提供的向心力。三、求解圆周运动的动力学问题做好“三分析”一是几何关系的分析,目的是确定圆周运动的圆心、半径等。二是运动分析,目的是表示出物体做圆周运动所需要的向心力公式。三是受力分析,目的是利用力的合成与分解的知识,表示出物体做圆周运动时外界所提供的向心力。四、水平面内圆周运动问题1.六种运动模型运动模型向心力的来源示意图运动模型向心力的来源示意图飞机水平转弯

Fn=mgtanθ火车转弯

Fn=mgtanθ运动模型向心力的来源示意图运动模型向心力的来源示意图圆锥摆

Fn=mgtanθr=lsinθ飞车走壁

Fn=mgtanθ汽车在水平路面转弯

Fn=Ff水平转台(光滑)

Fn=mBg2.圆锥摆类问题(1)受力特点受两个力,且两个力的合力沿水平方向,物体在水平面内做匀速圆周运动。(2)解题方法:①对研究对象进行受力分析,确定向心力来源;②确定圆心和半径;③应用相关力学规律列方程求解。五、斜面内圆周运动问题在斜面上做圆周运动的物体,因所受的控制因素不同,如静摩擦力控制、绳控制、杆控制,物体的受力情况和所遵循的规律也不相同。[练一练]判断下列说法对错(1)做匀速圆周运动的物体,当合力突然减小时,物体将沿切线方向飞出。(

)(2)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动,这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故。(

)××关键能力•多维度提升

B

B

(2)双圆锥摆模型(如图乙所示):P、Q随旋转圆盘绕中心轴匀速转动,则它们做圆周运动的角速度相等,故它们的线速度、向心加速度均与轨道半径成正比,且在竖直方向上受到的合力为零。考向3

斜面内圆周运动问题典例3

如图所示,在倾角为θ、足够大的固定斜面上,长度为L的轻绳一端固定在O点,另一端连接质量为m的小球。小球在最低点A获得初速度v,并开始在斜面上做圆周运动,小球可通过最高点B。重力加速度大小为g,轻绳与斜面平行,不计一切摩擦。下列说法错误的是(

)

C

考点三竖直面内的圆周运动问题必备知识•全方位凝练模型轻“绳”模型轻“杆”模型示意图

弹力特征弹力可能向下,也可能等于零弹力可能向下,可能向上,也可能等于零模型轻“绳”模型轻“杆”模型受力示意图

力学方程临界特征v=0,即Fn=0,此时FN=mg模型关键(1)“杆”对小球的作用力可以是拉力,也可以是支持力(2)小球通过最高点的速度最小可以为0关键能力•多维度提升

AC

[真题信息拓展](20