高考物理一轮复习 第四章 第2单元 圆周运动课件 (2).ppt

必考部分 第四章曲线运动万有引力与航天 第2单元圆周运动 网控基础点提炼命题源 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 线速度大小 的圆周运动 2 性质 加速度大小 方向总是指向 的变加速曲线运动 3 条件 合外力大小 方向始终与速度方向 且指向圆心 1 不变 2 不变圆心 3 不变垂直 读读教材 2 描述匀速圆周运动的物理量 二 圆周运动的向心力1 作用效果产生向心加速度 只改变线速度的 不改变线速度的 2 大小F mr 2 m v m 4 2f2r 3 方向始终沿半径方向指向 4 来源向心力可以由一个力提供 也可以由几个力的 提供 还可以由某一个力的 提供 三 离心现象1 定义 做 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 的情况下 所做的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 总有沿着圆周 飞出去的倾向 1 圆周运动向心力2 惯性切线方向 3 受力特点 1 当F mr 2时 物体做 运动 2 当F 0时 物体沿 方向飞出 3 当Fmr 2时 物体逐渐 圆心 做向心运动 1 匀速圆周 2 切线 3 远离 4 靠近 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 练练基础 题组一 匀速圆周运动和变速圆周运动 2 如图所示 某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中 物体的速率逐渐增大 则 A 物体的合外力为零B 物体的合力大小不变 方向始终指向圆心OC 物体的合外力就是向心力D 物体的合力方向始终与其运动方向不垂直 最低点除外 解析 物体与圆心O连线转过角度 时 物体受力如图所示 FN与mg的合力不为零 故A错误 又FN与G的夹角是变化的 且合力的方向因为有mg cos 的存在不会始终指向圆心 故B错误 物体沿半径方向上的合力才是向心力 即Fn FN mgsin 故C错误 物体在两个方向上受力 指向圆心方向 Fn FN mgsin 沿切线方向 Ft mgcos 故D正确 3 如图所示 甲 乙 丙三个轮子依靠摩擦传动 相互之间不打滑 其半径分别为r1 r2 r3 若甲轮的角速度为 1 则丙轮的角速度为 题组二 匀速圆周运动物理量间的关系 4 某石英表中的分针与时针可视为做匀速转动 分针的长度是时针长度的1 5倍 则下列说法中正确的是 A 分针的角速度与时针的角速度相等B 分针的角速度是时针的角速度的60倍C 分针端点的线速度是时针端点的线速度的18倍D 分针端点的向心加速度是时针端点的向心加速度的1 5倍 5 下列关于离心现象的说法正确的是 A 当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都消失时 它将做背离圆心的圆周运动C 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将沿切线方向做直线运动D 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将做曲线运动 题组三 离心现象 解析 在惯性参考系下 没有离心力 故A错误 做匀速圆周运动的物体 所受合外力突然消失时 将沿切线方向做匀速直线运动 故B D错误 C正确 6 多选 洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水 下列说法中正确的是 A 脱水过程中 衣物是紧贴筒壁的B 水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大C 加快脱水筒转动的角速度 脱水效果会更好D 靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好 1 匀速圆周运动的速度大小不变 方向时刻改变 是变加速曲线运动 2 匀速圆周运动的向心加速度大小不变 方向时刻改变 并指向圆心 与线速度垂直 3 在匀速圆周运动中 物体所受的合力就是物体做圆周运动的向心力 只改变速度的方向 不改变速度的大小 4 在变速圆周运动中 合力一般不指向圆心 合力沿圆周切线方向的分力改变速度的大小 沿半径方向的分力改变速度的方向 5 无论匀速圆周运动还是非匀速圆周运动 沿半径指向圆心的合力均为向心力 小思考微总结 研细核心点练透经典题 1 同轴转动各点共轴转动时 角速度相同 因此周期也相同 由于各点半径不一定相同 线速度 向心加速度大小也不一定相同 2 皮带传动当皮带不打滑时 两轮边缘各点线速度大小相等 由于各点半径不同 角速度 周期 向心加速度等都不相同 考点一圆周运动的运动学问题 调研1 如图所示 一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r0 1 0cm的摩擦小轮 小轮与自行车车轮的边缘接触 当车轮转动时 因摩擦而带动小轮转动 从而为发电机提供动力 自行车车轮的半径R1 35cm 小齿轮的半径R2 4 0cm 大齿轮的半径R3 10 0cm 求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比 假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动 试题调研 解题探究 1 描述圆周运动的物理量线速度 角速度 周期 转速有何关系 2 大齿轮 小齿轮 车轮 摩擦小轮如何传动 有何特点 提示 大齿轮和小齿轮通过链条传动 边缘点的线速度大小相等 小齿轮与车轮是同轴转动 角速度相等 车轮与摩擦小轮是通过摩擦传动 边缘点的线速度大小相等 解析 大 小齿轮间 摩擦小轮和车轮之间和皮带传动原理相同 两轮边缘各点的线速度大小相等 由v 2 nr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 大齿轮和小齿轮转速之间的关系为n1 n小 R2 R3 车轮与小齿轮之间的转速关系为n车 n小 车轮与摩擦小轮之间的关系为n车 n2 r0 R1 由以上各式可解出大齿轮和摩擦小轮之间的转速之比为n1 n2 2 175 答案 2 175 1 高中阶段所接触的传动主要有 1 皮带传动 线速度大小相等 2 同轴传动 角速度相等 3 齿轮传动 线速度大小相等 4 摩擦传动 线速度大小相等 2 传动装置的特点 1 同轴传动 固定在一起共轴转动的物体上各点的角速度相同 2 皮带传动 齿轮传动和摩擦传动 皮带 或齿轮 传动和不打滑的摩擦传动的两轮边缘上各点线速度大小相等 名师归纳点题破疑 1 1 如图为汽车绕O点转变时两个后轮运动情况的示意图 若在转弯过程中左轮绕两轮轴线转动角速度为 1 右轮绕两轮轴线转动角度为 2 且车轮不打滑 则在任一时刻 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 类题练熟 1 2 多选 如图所示为皮带传动装置 右轮半径为r a是它边缘上的一点 左侧是一轮轴 大轮的半径是4r 轴的半径是2r b点在轴上 到轴心的距离为r c点和d点分别位于轴和轮的边缘上 若转动过程中皮带不打滑 则 A a点和b点的线速度大小相等B a点和b点的角速度大小相等C a点和c点的线速度大小相等D a点和d点的向心加速度大小相等 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 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 轨道的确定确定圆周运动的轨道所在的平面 确定圆心的位置 寻找与半径相关的已知量 考点二圆周运动的动力学问题 3 受力分析分析物体的受力 画出物体受力示意图 利用力的合成或分解把力分解到三个方向上 与轨道圆垂直的方向 此方向受力平衡 轨道圆的切线方向 匀速圆周运动中此方向受力平衡 变速圆周运动中速度最大或最小的点 此方向也受力平衡 轨道圆的径向 此方向合力指向圆心即向心力 使用牛顿第二定律 根据三个方向上所列方程求解 调研2 2014 新课标全国卷 多选 如图 两个质量均为m的小木块A和B 可视为质点 放在水平圆盘上 A与转轴OO 的距离为l B与转轴的距离为2l 木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍 重力加速度大小为g 若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动 用 表示圆盘转动的角速度 下列说法正确的是 试题调研 解题探究 1 题目中 缓慢加速转动 如何理解 匀速圆周运动的规律还适用吗 提示 加速转动 可理解为角速度增大 缓慢 可理解为在转过角度较小时 角速度不变 可视为做匀速圆周运动 2 木块A B未滑动时 所受的静摩擦力哪个大 随着转速增大 圆盘对哪个木块的静摩擦力先达到最大值 提示 根据f F向 m 2r可知 由于B的半径大 圆盘对B的静摩擦力大 且随着转速增大 B的静摩擦力先达到最大值 答案 AC 已知量的分析圆周运动题目中常出现两类已知量 一是长度 二是角度 长度 已知量一般与圆周运动的半径相关联 角度 已知量与力的矢量三角形相关联 有时也与半径相关联 长度 角度 已知量与半径和力的相关性 是解题的重要线索 名师归纳点题破疑 2 1 在高速公路的拐弯处 通常路面都是外高内低 如图所示 在某路段汽车向左拐弯 司机左侧的路面比右侧的路面低一些 汽车的运动可看做是半径为R的圆周运动 设内外路面高度差为h 路基的水平宽度为d 路面的宽度为L 已知重力加速度为g 要使车轮与路面之间的横向摩擦力 即垂直于前进方向 等于零 则汽车转弯时的车速应等于 类题练熟 2 2 m为在水平传送带上被传送的小物体 可视为质点 A为终端皮带轮 如图所示 已知皮带轮半径为r 传送带与皮带轮间不会打滑 当m可被水平抛出时 A轮每秒的转数最少是 圆周运动中的两个常见模型 1 模型特征在重力和弹力 可以是支持力 也可以是绳子的拉力 的合力提供向心力的情况下 物体在水平面内做匀速圆周运动 这一类问题属于圆锥摆模型 模型一 圆锥摆模型 经典范例1 如图所示 长度不同的两根轻绳L1与L2 一端分别连接质量为m1和m2的两个小球 另一端悬于天花板上的同一点O 两小球质量之比m1 m2 1 2 两小球在同一水平面内做匀速圆周运动 绳L1 L2与竖直方向的夹角分别为30 与60 下列说法中正确的是 A 绳L1 L2的拉力大小之比为1 3B 小球m1 m2运动的向心力大小之比为1 6C 小球m1 m2运动的周期之比为2 1D 小球m1 m2运动的线速度大小之比为1 2 答案 B 比较两个圆周运动的各物理量之间的关系时 实际上就是找出两个圆周运动之间存在的隐含的相同因素 然后用控制变量法即可判断各物理量的关系 多维思考技法提炼 针对训练1 多选 如图所示 一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面 圆锥筒固定不动 有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动 则下列说法正确的是 A 球A的线速度必定大于球B的线速度B 球A的角速度必定小于球B的角速度C 球A的运动周期必定小于球B的运动周期D 球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力 物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动 该类运动常见的模型有两种 轻绳模型和轻杆模型 分析比较如下 模型二 竖直面内的轻绳 轻杆模型 经典范例2 2015 河北石家庄质检 多选 如图所示 A是半径为r的圆形光滑轨道 固定在木板B上竖直放置 B的左右两侧各有一光滑挡板固定在地面上 使其不能左右运动 小球C静止放在轨道最低点 A B C质量相等 现给小球一水平向右的初速度v0 使小球在圆形轨道的内侧做圆周运动 为保证小球能通过轨道的最高点 且不会使B离开地面 初速度v0必须满足 重力加速度为g 多维思考技法提炼 针对训练2 2015 信阳模拟 如图所示 质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中 盒子的边长略大于球的直径 某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动 已知重力加速度为g 空气阻力不计 则