高考物理人教第一轮复习课件243圆周运动的基本规律及应用

1、第3课时圆周运动的基本规律及应用,知 识 梳 理 知识点一、匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度 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圆弧长 ，就是匀速圆周运动。 (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,2描述圆周运动的物理量 描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等，现比较如下表：,快慢,转动快慢,一周,圈数,方向,快慢,r2,方向,大小,m2r,圆心,合力,分力,知识点三、离心现象 1定义：做 的物体，在所受

2、合外力突然消失或不足以提供圆周运动 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 飞出去的趋势。,圆周运动,所需向心力,圆周切线方向,3受力特点 当F 时，物体做匀速圆周运动； 当F0时，物体沿 飞出； 当F 时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力，如图1所示。,mr2,切线方向,mr2,图1,思维深化 判断正误，正确的画“”，错误的画“”。 (1)做圆周运动的物体，一定受到向心力的作用，所以分析做圆周运动物体的受力，除了分析其受到的其他力，还必须指出它受到向心力的作用。() (2)一物体以4 m/s的线速度做匀速圆周运动，周期为2 s，则速度变化

3、率的大小为4 m/s2。() (3)在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯。 (),(4)火车转弯速率小于规定的数值时，内轨受到的压力会增大。() (5)飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时，飞机机翼一定处于倾斜状态。() 答案(1)(2)(3)(4)(5),题 组 自 测 题组一匀速圆周运动的运动学分析 1(多选)质点做匀速圆周运动时，下列说法正确的是() A速度的大小和方向都改变 B匀速圆周运动是匀变速曲线运动 C当物体所受合力全部用来提供向心力时，物体做匀速圆周运动 D向心加速度大小不变，方向时刻改变,解析匀速圆周运动的速度的大小不变，方向时刻变化，A错；它的加速度大小不变，但方向时刻改变，

4、不是匀变速曲线运动，B错，D对；由匀速圆周运动的条件可知，C对。 答案CD,2. (多选)(2014广东韶关一模)如图2所示，由于 地球的自转，地球表面上P、O两物体均绕地 球自转轴做匀速圆周运动，对于P、O两物体 的运动，下列说法正确的是 () AP、O两点的角速度大小相等 BP、O两点的线速度大小相等 C同一物体在O点的向心加速度比在P点的向心加速度大 D放在P、O两处的物体均只受重力和支持力两个力作用,图2,解析同轴转动的不同点角速度相等，A正确；P、O两点做圆周运动的半径不同，根据vr可知，两点的线速度大小不同，B错误；根据a2r可知，同一物体在O点的向心加速度比在P点的向心加速度大，

5、C正确；放在P、O两处的物体均只受万有引力和支持力两个力的作用，D错误。 答案AC,题组二圆周运动的动力学分析 3.如图3所示，洗衣机脱水筒在转动时，衣服贴靠在 匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服 () A受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的 作用 B所需的向心力由重力提供 C所需的向心力由弹力提供 D转速越快，弹力越大，摩擦力也越大,图3,解析衣服只受重力、弹力和静摩擦力三个力作用，A错；衣服做圆周运动的向心力为它所受到的合力，由于重力与静摩擦力平衡，故弹力提供向心力，即FNmr2，转速越大，FN越大，C对，B、D错。 答案C,图4,答案B,题组三离心现象 5.世界一级方程式锦标赛新

6、加坡大奖赛赛 道单圈长5.067 公里，共有23个弯道， 如图5所示，赛车在水平路面上转弯时， 常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正 确的是() A是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的 B是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的,图5,C是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的 D由公式Fm2r可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道,6如图6所示，某电视台推出了一款娱乐 闯关节目，选手最容易失败落水的地 方是第四关“疯狂转盘”和第五关 “高空滑索”。根据所学物理知识， 下列选项中表述正确的是() A选手进入转盘后，在转盘中间

7、比较安全 B选手进入转盘后，在转盘边缘比较安全 C质量越大的选手，越不容易落水 D选手从最后一个转盘的边缘起跳去抓滑索时，起跳方向应正对悬索,图6,解析根据向心力Fn4m2n2r，在转盘转速不变的情况下，半径越大，需要的向心力越大，而质量一定的选手最大静摩擦力是确定的，所以在转盘中间比较安全，A正确、B错误；选手质量越大，最大静摩擦力越大，需要的向心力也大，是否容易落水，和选手质量无关，C错误；选手从转盘的边缘起跳时，有一个与转盘边缘线速度一样的分速度，所以选手起跳方向不应正对悬索，D错误。 答案A,图7,答案BD,常见的三种传动方式及特点 1皮带传动：如图8甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑

8、动时，两轮边缘线速度大小相等，即vAvB。,图8,2摩擦传动：如图9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vAvB。 图9 3同轴传动：如图10甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，AB，由vr知v与r成正比。 图10,图11,解析主动轮是逆时针转动的，从动轮也是逆时针转动的，故A错；主动轮和从动轮边缘的线速度大小相等，故B对；由v2Rn知主动轮与从动轮的转速比等于两轮的周长的反比，即转速比等于齿数的反比，设从动轮的转速为n，有nn1k，可得nnk，C对、D错。 答案BC,考点二圆周运动中的动力学分析 1向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力

9、、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。 2向心力的确定 (1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置。 (2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力。,【例2】 (2013江苏卷，2)如图12所示， “旋转秋千”中的两个座椅A、B质量 相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋 转圆盘上。不考虑空气阻力的影响， 当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是() AA的速度比B的大 BA与B的向心加速度大小相等 C悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等 D悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小,图12,答

10、案D,1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(用运动学量来表示)； 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。,2圆周运动问题的解题步骤,【变式训练】 2.如图13所示，是某课外研究小组设计的可以用来测量转盘转速的装置。该装置上方是一与转盘固定在一起有横向均匀刻度的标尺，带孔的小球穿在光滑细杆上与一轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在转动轴上，小球可沿杆自由滑动并随转盘在水平面内转动。当转盘不转动时，指针指在O处，当转盘转动的角速度为1时

11、，指针指在A处，当转盘转动的角速度为2时，指针指在B处，设弹簧均没有超过弹性限度。则1与2的比值为(),图13,考点三匀速圆周运动的实例分析 1运动实例：汽车、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等。 2问题特点 (1)运动轨迹是圆且在水平面内； (2)向心力的方向沿半径指向圆心； (3)向心力来源：一个力或几个力的合力或某个力的分力。,【例3】为确保行车安全， 在高速公路的不同路段都会竖有限速指示牌。若有一段直行连接弯道的路段，其弯道半径R为60 m，弯道路面的倾斜角度为5，最大静摩擦力为压力的0.37倍。假定直行路段的限速为120 km/h，限速指示牌的可见视野为100 m，驾驶员的操作反应时间为2 s，为保持平稳减速，限定最大减速加速度为2.5 m/s2。已知tan 50.087，g10 m/s2，试计算： (1)指示牌应标注的限速为多少？ (2)至少应该在弯道前多少距离处设置限速指示牌。,(2)直行路段的限速v2120 km/h33.3 m/s v160 km/h16.7 m/s 减速距离由vv2as求得：s166 m 人反应时间内车通过的距离：lv2t66.6 m 设置限速牌的距离：sl100 m132.6 m 至少应该在弯道前133 m的距离处设置限速指示牌。 答案(