高考物理一輪復習 第四章 第2單元 圓周運動課件.ppt

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必考部分 第四章曲線運動萬有引力與航天 第2單元圓周運動 網(wǎng)控基礎點提煉命題源 一 勻速圓周運動 角速度 線速度 向心加速度1 勻速圓周運動 1 定義 線速度大小 的圓周運動 2 性質(zhì) 加速度大小 方向總是指向 的變加速曲線運動 3 條件 合外力大小 方向始終與速度方向 且指向圓心 1 不變 2 不變圓心 3 不變垂直 讀讀教材 2 描述勻速圓周運動的物理量 二 圓周運動的向心力1 作用效果產(chǎn)生向心加速度 只改變線速度的 不改變線速度的 2 大小F mr 2 m v m 4 2f2r 3 方向始終沿半徑方向指向 4 來源向心力可以由一個力提供 也可以由幾個力的 提供 還可以由某一個力的 提供 三 離心現(xiàn)象1 定義 做 的物體 在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運動所需 的情況下 所做的逐漸遠離圓心的運動 2 本質(zhì) 做圓周運動的物體 由于本身的 總有沿著圓周 飛出去的傾向 1 圓周運動向心力2 慣性切線方向 3 受力特點 1 當F mr 2時 物體做 運動 2 當F 0時 物體沿 方向飛出 3 當Fmr 2時 物體逐漸 圓心 做向心運動 1 勻速圓周 2 切線 3 遠離 4 靠近 1 多選 質(zhì)點做勻速圓周運動時 下列說法正確的是 A 速度的大小和方向都改變B 勻速圓周運動是勻變速曲線運動C 當物體所受合力全部用來提供向心力時 物體做勻速圓周運動D 向心加速度大小不變 方向時刻改變 練練基礎 題組一 勻速圓周運動和變速圓周運動 2 如圖所示 某物體沿光滑圓弧軌道由最高點滑到最低點過程中 物體的速率逐漸增大 則 A 物體的合外力為零B 物體的合力大小不變 方向始終指向圓心OC 物體的合外力就是向心力D 物體的合力方向始終與其運動方向不垂直 最低點除外 解析 物體與圓心O連線轉過角度 時 物體受力如圖所示 FN與mg的合力不為零 故A錯誤 又FN與G的夾角是變化的 且合力的方向因為有mg cos 的存在不會始終指向圓心 故B錯誤 物體沿半徑方向上的合力才是向心力 即Fn FN mgsin 故C錯誤 物體在兩個方向上受力 指向圓心方向 Fn FN mgsin 沿切線方向 Ft mgcos 故D正確 3 如圖所示 甲 乙 丙三個輪子依靠摩擦傳動 相互之間不打滑 其半徑分別為r1 r2 r3 若甲輪的角速度為 1 則丙輪的角速度為 題組二 勻速圓周運動物理量間的關系 4 某石英表中的分針與時針可視為做勻速轉動 分針的長度是時針長度的1 5倍 則下列說法中正確的是 A 分針的角速度與時針的角速度相等B 分針的角速度是時針的角速度的60倍C 分針端點的線速度是時針端點的線速度的18倍D 分針端點的向心加速度是時針端點的向心加速度的1 5倍 5 下列關于離心現(xiàn)象的說法正確的是 A 當物體所受的離心力大于向心力時產(chǎn)生離心現(xiàn)象B 做勻速圓周運動的物體 當它所受的一切力都消失時 它將做背離圓心的圓周運動C 做勻速圓周運動的物體 當它所受的一切力都突然消失時 它將沿切線方向做直線運動D 做勻速圓周運動的物體 當它所受的一切力都突然消失時 它將做曲線運動 題組三 離心現(xiàn)象 解析 在慣性參考系下 沒有離心力 故A錯誤 做勻速圓周運動的物體 所受合外力突然消失時 將沿切線方向做勻速直線運動 故B D錯誤 C正確 6 多選 洗衣機的脫水筒采用帶動衣物旋轉的方式脫水 下列說法中正確的是 A 脫水過程中 衣物是緊貼筒壁的B 水會從筒中甩出是因為水滴受到的向心力很大C 加快脫水筒轉動的角速度 脫水效果會更好D 靠近中心的衣物的脫水效果不如周邊的衣物的脫水效果好 1 勻速圓周運動的速度大小不變 方向時刻改變 是變加速曲線運動 2 勻速圓周運動的向心加速度大小不變 方向時刻改變 并指向圓心 與線速度垂直 3 在勻速圓周運動中 物體所受的合力就是物體做圓周運動的向心力 只改變速度的方向 不改變速度的大小 4 在變速圓周運動中 合力一般不指向圓心 合力沿圓周切線方向的分力改變速度的大小 沿半徑方向的分力改變速度的方向 5 無論勻速圓周運動還是非勻速圓周運動 沿半徑指向圓心的合力均為向心力 小思考微總結 研細核心點練透經(jīng)典題 1 同軸轉動各點共軸轉動時 角速度相同 因此周期也相同 由于各點半徑不一定相同 線速度 向心加速度大小也不一定相同 2 皮帶傳動當皮帶不打滑時 兩輪邊緣各點線速度大小相等 由于各點半徑不同 角速度 周期 向心加速度等都不相同 考點一圓周運動的運動學問題 調(diào)研1 如圖所示 一種向自行車車燈供電的小發(fā)電機的上端有一半徑r0 1 0cm的摩擦小輪 小輪與自行車車輪的邊緣接觸 當車輪轉動時 因摩擦而帶動小輪轉動 從而為發(fā)電機提供動力 自行車車輪的半徑R1 35cm 小齒輪的半徑R2 4 0cm 大齒輪的半徑R3 10 0cm 求大齒輪的轉速n1和摩擦小輪的轉速n2之比 假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動 試題調(diào)研 解題探究 1 描述圓周運動的物理量線速度 角速度 周期 轉速有何關系 2 大齒輪 小齒輪 車輪 摩擦小輪如何傳動 有何特點 提示 大齒輪和小齒輪通過鏈條傳動 邊緣點的線速度大小相等 小齒輪與車輪是同軸轉動 角速度相等 車輪與摩擦小輪是通過摩擦傳動 邊緣點的線速度大小相等 解析 大 小齒輪間 摩擦小輪和車輪之間和皮帶傳動原理相同 兩輪邊緣各點的線速度大小相等 由v 2 nr可知轉速n和半徑r成反比 小齒輪和車輪同軸轉動 兩輪上各點的轉速相同 大齒輪和小齒輪轉速之間的關系為n1 n小 R2 R3 車輪與小齒輪之間的轉速關系為n車 n小 車輪與摩擦小輪之間的關系為n車 n2 r0 R1 由以上各式可解出大齒輪和摩擦小輪之間的轉速之比為n1 n2 2 175 答案 2 175 1 高中階段所接觸的傳動主要有 1 皮帶傳動 線速度大小相等 2 同軸傳動 角速度相等 3 齒輪傳動 線速度大小相等 4 摩擦傳動 線速度大小相等 2 傳動裝置的特點 1 同軸傳動 固定在一起共軸轉動的物體上各點的角速度相同 2 皮帶傳動 齒輪傳動和摩擦傳動 皮帶 或齒輪 傳動和不打滑的摩擦傳動的兩輪邊緣上各點線速度大小相等 名師歸納點題破疑 1 1 如圖為汽車繞O點轉變時兩個后輪運動情況的示意圖 若在轉彎過程中左輪繞兩輪軸線轉動角速度為 1 右輪繞兩輪軸線轉動角度為 2 且車輪不打滑 則在任一時刻 A 2大于 1B 2小于 1C 2等于 1D 2可能大于 1 也可能小于 1 類題練熟 1 2 多選 如圖所示為皮帶傳動裝置 右輪半徑為r a是它邊緣上的一點 左側是一輪軸 大輪的半徑是4r 軸的半徑是2r b點在軸上 到軸心的距離為r c點和d點分別位于軸和輪的邊緣上 若轉動過程中皮帶不打滑 則 A a點和b點的線速度大小相等B a點和b點的角速度大小相等C a點和c點的線速度大小相等D a點和d點的向心加速度大小相等 1 向心力的來源向心力是按力的作用效果命名的 可以是重力 彈力 摩擦力等各種力 也可以是幾個力的合力或某個力的分力 因此在受力分析中要避免再另外添加一個向心力 2 軌道的確定確定圓周運動的軌道所在的平面 確定圓心的位置 尋找與半徑相關的已知量 考點二圓周運動的動力學問題 3 受力分析分析物體的受力 畫出物體受力示意圖 利用力的合成或分解把力分解到三個方向上 與軌道圓垂直的方向 此方向受力平衡 軌道圓的切線方向 勻速圓周運動中此方向受力平衡 變速圓周運動中速度最大或最小的點 此方向也受力平衡 軌道圓的徑向 此方向合力指向圓心即向心力 使用牛頓第二定律 根據(jù)三個方向上所列方程求解 調(diào)研2 2014 新課標全國卷 多選 如圖 兩個質(zhì)量均為m的小木塊A和B 可視為質(zhì)點 放在水平圓盤上 A與轉軸OO 的距離為l B與轉軸的距離為2l 木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍 重力加速度大小為g 若圓盤從靜止開始繞轉軸緩慢地加速轉動 用 表示圓盤轉動的角速度 下列說法正確的是 試題調(diào)研 解題探究 1 題目中 緩慢加速轉動 如何理解 勻速圓周運動的規(guī)律還適用嗎 提示 加速轉動 可理解為角速度增大 緩慢 可理解為在轉過角度較小時 角速度不變 可視為做勻速圓周運動 2 木塊A B未滑動時 所受的靜摩擦力哪個大 隨著轉速增大 圓盤對哪個木塊的靜摩擦力先達到最大值 提示 根據(jù)f F向 m 2r可知 由于B的半徑大 圓盤對B的靜摩擦力大 且隨著轉速增大 B的靜摩擦力先達到最大值 答案 AC 已知量的分析圓周運動題目中常出現(xiàn)兩類已知量 一是長度 二是角度 長度 已知量一般與圓周運動的半徑相關聯(lián) 角度 已知量與力的矢量三角形相關聯(lián) 有時也與半徑相關聯(lián) 長度 角度 已知量與半徑和力的相關性 是解題的重要線索 名師歸納點題破疑 2 1 在高速公路的拐彎處 通常路面都是外高內(nèi)低 如圖所示 在某路段汽車向左拐彎 司機左側的路面比右側的路面低一些 汽車的運動可看做是半徑為R的圓周運動 設內(nèi)外路面高度差為h 路基的水平寬度為d 路面的寬度為L 已知重力加速度為g 要使車輪與路面之間的橫向摩擦力 即垂直于前進方向 等于零 則汽車轉彎時的車速應等于 類題練熟 2 2 m為在水平傳送帶上被傳送的小物體 可視為質(zhì)點 A為終端皮帶輪 如圖所示 已知皮帶輪半徑為r 傳送帶與皮帶輪間不會打滑 當m可被水平拋出時 A輪每秒的轉數(shù)最少是 圓周運動中的兩個常見模型 1 模型特征在重力和彈力 可以是支持力 也可以是繩子的拉力 的合力提供向心力的情況下 物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運動 這一類問題屬于圓錐擺模型 模型一 圓錐擺模型 經(jīng)典范例1 如圖所示 長度不同的兩根輕繩L1與L2 一端分別連接質(zhì)量為m1和m2的兩個小球 另一端懸于天花板上的同一點O 兩小球質(zhì)量之比m1 m2 1 2 兩小球在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動 繩L1 L2與豎直方向的夾角分別為30 與60 下列說法中正確的是 A 繩L1 L2的拉力大小之比為1 3B 小球m1 m2運動的向心力大小之比為1 6C 小球m1 m2運動的周期之比為2 1D 小球m1 m2運動的線速度大小之比為1 2 答案 B 比較兩個圓周運動的各物理量之間的關系時 實際上就是找出兩個圓周運動之間存在的隱含的相同因素 然后用控制變量法即可判斷各物理量的關系 多維思考技法提煉 針對訓練1 多選 如圖所示 一個內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面 圓錐筒固定不動 有兩個質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動 則下列說法正確的是 A 球A的線速度必定大于球B的線速度B 球A的角速度必定小于球B的角速度C 球A的運動周期必定小于球B的運動周期D 球A對筒壁的壓力必定大于球B對筒壁的壓力 物體在豎直面內(nèi)做的圓周運動是一種典型的變速曲線運動 該類運動常見的模型有兩種 輕繩模型和輕桿模型 分析比較如下 模型二 豎直面內(nèi)的輕繩 輕桿模型 經(jīng)典范例2 2015 河北石家莊質(zhì)檢 多選 如圖所示 A是半徑為r的圓形光滑軌道 固定在木板B上豎直放置 B的左右兩側各有一光滑擋板固定在地面上 使其不能左右運動 小球C靜止放在軌道最低點 A B C質(zhì)量相等 現(xiàn)給小球一水平向右的初速度v0 使小球在圓形軌道的內(nèi)側做圓周運動 為保證小球能通過軌道的最高點 且不會使B離開地面 初速度v0必須滿足 重力加速度為g 多維思考技法提煉 針對訓練2 2015 信陽模擬 如圖所示 質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑盒子中 盒子的邊長略大于球的直徑 某同學拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動 已知重力加速度為g 空氣阻力不計 則