2020届高考物理一轮 专题11 圆周运动学案 新课标

2020届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题11 圆周运动 课时安排：2课时教学目标：1掌握描述圆周运动的物理量及相关计算公式2学会应用牛顿定律和动能定理解决竖直面内的圆周运动问题本讲重点：1描述圆周运动的物理量及相关计算公式2用牛顿定律和动能定理解决竖直面内的圆周运动问题本讲难点：用牛顿定律和动能定理解决竖直面内的圆周运动问题考点点拨：1“皮带传动”类问题的分析方法2竖直面内的圆周运动问题3圆周运动与其他运动的结合第一课时5向心力：是按效果命名的力，向心力产生向心加速度，即只改变线速度方向，不会改变线速度的大小。（1）大小：（2）方向：总指向圆心，时刻变化做匀速圆周运动的物体，向心力就是物体所受的合外力，总是指向圆心。做变速圆周运动的物体，向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力。（3）对于无约束的情景，如车过拱桥，当时，有N=0，车将脱离轨道此时临界速度的意义是物体在竖直面上做圆周运动的最大速度以上几种情况要具体问题具体分析，但分析方法是相同的。二、高考要点精析（一）“皮带传动”类问题的分析方法考点点拨在分析传动问题，如直接用皮带传动（包括链条传动、摩擦传动）的两个轮子，要抓住相等量和不等量的关系。两轮边缘上各点的线速度大小相等；同一个轮轴上（各个轮都绕同一根轴同步转动）的各点角速度相等（轴上的点除外）。然后利用公式或即可顺利求解。【例1】abcd如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心的距离为r，求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比。解析：va= vc，而vbvcvd =124，所以va vbvcvd =2124；ab=21，而b=c=d ，所以abcd =2111；再利用a=v，可得aaabacad=4124（二）竖直面内的圆周运动问题考点点拨“两点一过程”是解决此类问题的基本思路。“两点”，即最高点和最低点。在最高点和最低点对物体进行受力分析，找出向心力的来源，列牛顿第二定律的方程；“一过程”，即从最高点到最低点。用动能定理将这两点的动能（速度）联系起来。【例2】一内壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面内，环的半径为R（比细管的半径大得多）在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球（可视为质点）A球的质量为m1，B球的质量为m2它们沿环形圆管顺时针运动，经过最低点时的速度都为v0设A球运动到最低点时，B球恰好运动到最高点，若要此时两球作用于圆管的合力为零，那么m1、m2、R与v0应满足的关系式是_【例3】小球A用不可伸长的细绳悬于O点，在O点的正下方有一固定的钉子B，OB=d，初始时小球A与O同水平面无初速度释放，绳长为L，为使小球能绕B点做完整的圆周运动，如图所示。试求d的取值范围。DdLOmBCA解析：为使小球能绕B点做完整的圆周运动，则小球在D对绳的拉力F1应该大于或等于零，即有：根据机械能守恒定律可得由以上两式可求得：考点精炼第二课时（三）圆周运动与其他运动的结合考点点拨圆周运动与其他运动相结合，要注意寻找这两种运动的结合点，如位移关系，速度关系，时间关系等，还要注意圆周运动的特点：如具有一定的周期性等。【例4】如图所示，滑块在恒定外力作用下从水平轨道上的A点由静止出发到B点时撤去外力，又沿竖直面内的光滑半圆形轨道运动，且恰好通过轨道最高点C，滑块脱离半圆形轨道后又刚好落到原出发点A，试求滑块在AB段运动过程中的加速度。解析：设圆周的半径为R，则在C点：mg=m 离开C点，滑块做平抛运动，则2Rgt22 vCtsAB 由B到C过程： mvC2/2+2mgRmvB2/2 由A到B运动过程： vB22asAB 由式联立得到： a=5g4【例5】如图所示，M、N是两个共轴圆筒的横截面，外筒半径为R，内筒半径比R小很多，可以忽略不计，筒的两端是封闭的，两筒之间抽成真空。两筒以相同的角速度 绕其中心轴线（图中垂直于纸面）做匀速转动。设从M筒内部可以通过窄缝 s （与M筒的轴线平行）不断地向外射出两种不同速率 v1 和v2 的微粒，从 s 处射出时的初速度的方向都是沿筒的半径方向，微粒到达N筒后就附着在N筒上。如果R、v1 和v2都不变，而取某一合适的值，则（ ）A有可能使微粒落在N筒上的位置都在 a 处一条与 s 缝平行的窄条上B有可能使微粒落在N筒上的位置都在某一处如 b 处一条与 s 缝平行的窄条上C有可能使微粒落在N筒上的位置分别在某两处如 b 处和c 处与 s 缝平行的窄条上D只要时间足够长，N筒上将到处都落有微粒考点精炼3如图所示，位于竖直平面上的1/4圆弧光滑轨道，半径为R，OB沿竖直方向，上端A距地面高度为H，质量为m的小球从A点由静止释放，最后落在水平地面上C点处，不计空气阻力，求：（1）小球运动到轨道上的B点时，对轨道的压力多大?（2）小球落地点C与B点水平距离s是多少?4如图所示，竖直薄壁圆筒内壁光滑、半径为R，上部侧面A处开有小口，在小口A的正下方h处亦开有与A大小相同的小口B，小球从小口A沿切线方向水平射入筒内，使小球紧贴筒内壁运动，要使小球从B口处飞出，小球进入A口的最小速率v0为（ ）RABhABCD考点精炼参考答案1A（大小齿轮间、摩擦小轮和车轮之间，两轮边缘各点的线速度大小相等，由，可知转速n和半径r成反比；小齿轮和车轮同轴转动，两轮上各点的转速相同。由这三次传动可以找出大齿轮和摩擦小轮间的转速之比n1n2=2175）2C（要使小球能够在竖直平面内做圆周运动，最高点最小速度满足 ，从A到最高点，由动能定理有，解得）4B解析：小球从小口A沿切线方向水平射入筒内，小球的运动可看作水平方向的匀速圆周运动和竖直方向的自由落体运动的叠加。因此从A至B的时间为：，在这段时间内小球必须转整数周才能从B口处飞出，所以有：，当n=1时，v0最小，v0min=。三、考点落实训练3如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速v0，若v0，则有关小球能够上升的最大高度（距离底部）的说法中正确的是（ ）RA一定可以表示为 B可能为C可能为R D可能为5小球质量为m，用长为L的轻质细线悬挂在O点，在O点的正下方处有一钉子P，把细线沿水平方向拉直，如图所示，无初速度地释放小球，当细线碰到钉子的瞬间，设线没有断裂，则下列说法错误的是（ ）LL/2OPA小球的角速度突然增大B小球的瞬时速度突然增大C小球的向心加速度突然增大D小球对悬线的拉力突然增大7用轻质尼龙线系一个质量为 0.25 kg 的钢球在竖直面内旋转。已知线长为 1.0 m ，若钢球恰能通过最高点，则球转到最低点时线受到的拉力是_N；若将线换成质量可以忽略的轻杆，为了使球恰能通过最高点，此杆的最大承受力至少应为_N。8如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的3倍，A是大轮边缘上一点，B是小轮边缘上一点，C是大轮上一点，C到圆心O1的距离等于小轮半径。转动时皮带不打滑，则A、B、C三点的角速度之比ABC=_，向心加速度大小之比aAaBaC=_。考点落实训练参考答案1AD 2ACD4BCD解析：轻杆约束的小球在竖直平面内做圆周运动，到达最高点的速度最小可以是零，根据向心力公式结合机械能守恒，可得出小球在这两点对杆的作用力大小之差可能为4mg、5mg或6mg，BCD正确。5B解析：当细线碰到钉子时，线速度不变，但小球做圆周运动的半径将减小由=，R减小，增大a=，R减小，a增大Fmg=m，得F增大故B错误，本题选B。