高考物理一輪復習方案 （高頻考點+熱點導練+歷年高考題）第4章 第3節(jié) 圓周運動課件 新人教版

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1、第第3節(jié)節(jié)圓周運動圓周運動考點考點1：描述圓周運動的物理量之間關系的理解和：描述圓周運動的物理量之間關系的理解和運用運用【例1】如圖433所示，一個大輪通過皮帶拉動小輪轉(zhuǎn)動，皮帶和兩輪之間無滑動，大輪的半徑是小輪的兩倍，大輪上一點S離轉(zhuǎn)動軸的距離是半徑的1/3.當大輪邊緣上P點的向心加速度是12cm/s2時，大輪上的S點和小輪邊緣上的Q點的向心加速度多大？圖433切入點：同軸轉(zhuǎn)動的各點角速度相等，不打滑線速率相等22224cm/s/24cm/sSSSSPSPPPPPQQPPQQPPQSParraraaarrvvvaaarrraarr因同一輪上 點和 點的角速度相同，即：，由得：，所以，又不打滑

2、的皮帶傳動的兩輪邊緣各點線速度大小相同，即：， 由得：， 所以【解析】點評：對于這一類問題要根據(jù)輪子轉(zhuǎn)動時輪上各點角速度相等，皮帶傳動各點線速度相等判斷出要比較的點是線速度相同還是角速度相同，從而選擇正確的公式考點考點2：動力學問題：動力學問題【例2】鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差h的設計不僅與r有關，還取決于火車在彎道上的行駛速率下面表格中的數(shù)據(jù)是鐵路設計人員技術手冊中彎道半徑r及與之對應的軌道的高度差h. (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，試導出h和r關系的表達式，并求出當r=440m時，h的設計值； (2)鐵路建成后，火車通過彎道時，為保證絕對安全，要求內(nèi)

3、外軌道均不向車輪施加側(cè)向壓力，又已知我國鐵路內(nèi)外軌的間距設計值為L=1425mm，結合表中數(shù)據(jù)，算出我國火車的轉(zhuǎn)彎速率v(以km/h為單位，結果取整數(shù))；(路軌傾角很小時，正切值按正弦值處理) (3)隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活節(jié)奏的加快，對交通運輸?shù)目旖萏岢隽烁叩囊鬄榱颂岣哌\輸力，國家不斷對火車進行提速，這就要求鐵路轉(zhuǎn)彎速率也需要提高請根據(jù)上述計算原理分析提速時應采取怎樣的有效措施提高鐵路的轉(zhuǎn)彎速率切入點：(1)仔細分析表中數(shù)據(jù)，找出h和r關系(2)分析受力，找出向心力的來源 321660m 50 10 m33m133(33 )440m33m0.075m75mm.440hrChrhrrh分析

4、表中數(shù)據(jù)可得，每組的 與 之乘積均等于常數(shù) 即或 當時，有： 【解析】 22tantansin15m/s54km/ h.vmgmrhLghrvLv轉(zhuǎn)彎中，當內(nèi)、外軌對車輪沒有側(cè)向壓力時，火車的受力如圖所示由牛頓第二定律得： 因為 很小，有： 由可得： 代入數(shù)據(jù)得： (3)由式可知，可采取的有效措施有：a適當增大內(nèi)外軌的高度差h；b適當增大鐵路彎道的軌道半徑r.點評：本題解答的關鍵是要確定圓心位置：圓心為運動圓軌跡的圓心，從而可以正確分解重力，確定向心力的大小和方向題型一：勻速圓周運動的動態(tài)題型一：勻速圓周運動的動態(tài)(臨界臨界)問題問題【例3】如圖434所示，一人用不可伸長的輕繩通過光滑的水平板

5、中央小孔與質(zhì)量為m的物體相連，物體正在做勻速圓周運動(1)現(xiàn)人緩慢地釋放一段繩子，問物體m的軌道半徑r、角速度w、線速度v的大小如何變化？(2)現(xiàn)人迅速釋放，使其半徑由r變?yōu)?.2r，則釋放后角速度w變?yōu)樵瓉斫撬俣葁的多少倍？圖434【解析】(1)由于緩慢釋放繩故物體的軌道半徑r增大，在半徑增大的過程中，由于緩慢，可以認為水平面上繩子的拉力始終與物體的線速度方向垂直，故此過程繩子拉力對物體不做功，所以線速度大小不變，據(jù)公式w=v/r可得w變小 221.21.2sin1.21.225.1.236rrrrrrr 迅速釋放繩子的時間內(nèi)由于沒有力提供向心力，物體做速度為的勻速直線運動，當運動到半徑為時

6、，可把速度分解為垂直此時繩子方向的速度及沿繩子方向的速度，由于繩子不可伸長，故沿繩子方向的速度瞬時為零，如圖所示，所以有：，得：點評：勻速圓周運動中的放繩問題，關鍵是抓住緩慢釋放與迅速釋放所產(chǎn)生的區(qū)別前者，線速度大小不變；后者，由于沿繩方向速度的損耗，從而使線速度變小了解決這一問題可培養(yǎng)同學們的嚴謹科學思維及深入探究精神題型二：勻速圓周運動中的多解問題題型二：勻速圓周運動中的多解問題【例4】質(zhì)點P以O為圓心做半徑為R的勻速圓周運動，如圖435所示，周期為T，當P經(jīng)過圖中D點時，有一質(zhì)量為m的另一質(zhì)點Q受到力F的作用從靜止開始做勻加速直線運動，為使P、Q兩質(zhì)點在某時刻的速度相同，則F的大小應滿足

7、什么條件？圖4353/ 4(0 1 2 3)3/ 4(0 1 2 3)2.8(4PPCPQPnntnT nRPvTQFvvtmmRF速度相同包括大小相等和方向相同，由質(zhì)點 做勻速圓周運動的方向可知，只有當 運動到圓周上的 點時， 、 速度的方向才相同，即質(zhì)點 轉(zhuǎn)過周、 、，經(jīng)歷的時間、 、， 質(zhì)點 的速率：在相同時間內(nèi)，質(zhì)點 做勻加速直線運動，速度應達到 ，由牛頓第二定律及速度公式得：， 由以上三式解得【析：】2(0 1 2 3)3)nnT、 、點評：速度相同包括速度的大小和方向均相同，明白這一點是解答此題的關鍵利用兩種運動時間相等，即可求得F適合題設條件的表達式題型三：豎直平面內(nèi)的圓周運動問

8、題題型三：豎直平面內(nèi)的圓周運動問題圖436【例5】如圖436所示，一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球做半徑為R的圓周運動，以下說法正確的是()A小球過最高點時，桿所受的彈力可以等于零B小球過最高點時的臨界速度為C小球過最高點時，桿對球的作用力可以與球所受重力方向相反，此時重力一定大于桿對球的作用力D小球過最高點時，桿對球作用力一定與小球所受重力方向相反gR答案： A點評：熟練掌握“輕桿”模型是解答此題的關鍵，計算臨界值，則能判斷出正確答案0B0C0A000DvNmgvvRgNvRgmgNNvRgNN臨界小球用輕桿支持，過最高點的，方向向上，故 答案不正確當桿對球作用力與重力

9、相反，即向上，當時，重力與支持力相等，故 錯誤 當時，所以 正確 當 時， ， 為支持力【解析 當 時， ， 為】拉力，所以 不正確題型四：圓周運動的綜合問題題型四：圓周運動的綜合問題【例6】如圖437所示，LMPQ是光滑軌道，LM水平，長為5.0m，MPQ是一半徑為R=1.6m的半圓，QOM在同一豎直面上，在恒力F作用下，質(zhì)量m=1kg的物體A從L點由靜止開始運動，當達到M時立即停止用力欲使A剛好能通過Q點，則力F大小為多少？(取g=10m/s2)圖4372NN204m/s 1228N.LMAQvmgFmRAQFvgRLQFxmgRmvF物體 經(jīng)過 點時，其受力情況如圖所示由牛頓第二定律得：

10、 物體 剛好過 點時有解得對物體從 到 全過程，由動能定理得 解得【解析】點評：正確理解A物體“剛好能通過Q點”含義是解決本題的關鍵常用來表達臨界狀態(tài)的詞語還有“恰好”“恰能”“至少”“至多”等，同學們在審題時必須注意；另，圓周運動常與機械能守恒定律，動能定理等相聯(lián)系，構成綜合性較強的題目1.(2012廣東卷)圖438是滑道壓力測試的示意圖，光滑圓弧軌道與光滑斜面相切，滑道底部B處安裝一個壓力傳感器，其示數(shù)N表示該處所受壓力的大小，某滑塊從斜面上不同高度h處由靜止下滑，通過B時，下列表述正確的有( )AN小于滑塊重力BN大于滑塊重力CN越大表明h越大DN越大表明h越小圖4382.如圖439所示

11、，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO轉(zhuǎn)動，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內(nèi)壁A點的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的小物塊求：(1)當筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁A點受到的摩擦力和支持力的大?。?2)當物塊在A點隨筒勻速轉(zhuǎn)動，且其受到的摩擦力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度圖439 N2222N22221sincos cossinffFmgFmgRHRHRHmgHmgRFFRHRH物塊靜止時，對物塊進行受力分析如圖所示，設筒壁與水平面的夾角為 ，由平衡條件有由圖中幾何關系有 ， 有，】 析故【解 22tantan22mgmrHRrRgHR分析此時物塊受力如圖所示，由牛頓第二定律有其中，可得

12、3.過山車是游樂場中常見的設施如圖4310是一種過山車的簡易模型，它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的三個圓形軌道組成，B、C、D分別是三個圓形軌道的最低點，B、C間距與C、D間距相等，半徑R1=2.0m、R2=1.4m.一個質(zhì)量為m=1.0kg的小球(視為質(zhì)點)，從軌道的左側(cè)A點以v0=12.0m/s的初速度沿軌道向右運動，A、B間距L1=6.0m.小球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)=0.2，圓形軌道是光滑的假設水平軌道足夠長，圓形軌道間不相互重疊重力加速度取g=10m/s2，計算結果保留小數(shù)點后一位數(shù)字試求：(1)小球在經(jīng)過第一個圓形軌道的最高點時，軌道對小球作用力的大小；(2)如果小球恰能通過第二圓形

13、軌道，B、C間距L應是多少；(3)在滿足(2)的條件下，如果要使小球不能脫離軌道，在第三個圓形軌道的設計中，半徑R3應滿足的條件；小球最終停留點與起點A的距離圖4310 122111021111122210.0N vmgLmgRmvmvmgFvFmgmRF設小球經(jīng)過第一個圓軌道的最高點時的速度為 ，根據(jù)動能定理 小球在最高點受到重力和軌道對它的作用力 ，根據(jù)牛頓第二定律 【由得解析】 222222122021122212.5m vvmgmRmg LLmgRmvmvL設小球在第二個圓軌道的最高點的速度為，由題意 由得 323322133033.1122220.4mvvmgmRmg LLmgRmv

14、mvR要保證小球不脫離軌道，可分兩種情況進行討論： 軌道半徑較小時，小球恰能通過第三個圓軌道，設在最高點的速度為 ，應滿足 由得321303322223323.122021.0m 27.9mRmg LLmgRmvRRRRLRRR軌道半徑較大時，小球上升的最大高度為 ，根據(jù)動能定理 解得為了保證圓軌道不重疊，最大值應滿足 解得33320300.4m 1.0m27.9m 00.4m10236.0m 1.0m27.9m2(RRRALmgLmvLRALLLLL 綜合、，要使小球不脫離軌道，則第三個圓軌道的半徑須滿足下面的條件 或當時，小球最終停留點與起始點 的距離為 ，則 當時，小球最終停留點與起始點

15、的距離為，則 12 )26.0m.L4.(2011湖南師大附中月考)如圖4311所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平盤上，沿半徑方向放著用細線相連的質(zhì)量相等的兩個物體A和B，它們與盤間的動摩擦因數(shù)相同當盤轉(zhuǎn)動到兩個物體剛好還未發(fā)生滑動時，燒斷細線，則兩個物體的運動情況是( )圖4311 A兩物體均沿切線方向滑動B兩物體均沿半徑方向滑動，離圓盤圓心越來越遠C兩物體仍隨圓盤一起做圓周運動，不發(fā)生滑動D物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，物體A發(fā)生滑動，離圓盤圓心越來越遠答案： D5.(2011廣州模擬)如圖4312所示是磁帶錄音機的示意圖，A、B為纏繞磁帶的兩個輪子，其半徑為r，在放音結束時，磁帶全部繞到了B輪上

16、，磁帶的外緣半徑為R，且R=3r.現(xiàn)進行倒帶，使磁帶繞到A輪上倒帶時A輪是主動輪，其角速度是恒定的，B輪是從動輪，經(jīng)測定，磁帶全部繞到A輪上需要的時間為t.則從開始倒帶到A、B兩輪的角速度相等需要的時間是( )圖4312 答案：B【解析】本題考查圓周運動、線速度、角速度、半徑之間的關系A的角速度是恒定的，但是A的半徑越來越大，根據(jù)v=wr可得v在增大，所以一開始需要的時間比較長，B項正確A B 22C D2ttt等于大于小于此時間無法確定6.在2010年11月16日廣州亞運會上，場地自行車女子記分賽決賽我國選手劉馨順利奪冠比賽時運動員分別沿不同的軌道行駛，該過程可簡化為如圖4313所示的理想模型，兩質(zhì)點分別在M和N兩處緊貼著圓臺內(nèi)壁分別在虛線所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，不計摩擦，則( )圖4313 AM處質(zhì)點的線速度一定大于N處質(zhì)點的線速度BM處質(zhì)點的角速度一定大于N處質(zhì)點的角速度CM處質(zhì)點的運動周期一定等于N處質(zhì)點的運動周期DM處質(zhì)點的向心加速度一定大于N處質(zhì)點的向心加速度答案： A2222tan()tantantan2tanAMNMNMNMNvmgmammrmrrTagvrggrTrgaavvTT某質(zhì)點在圓臺內(nèi)壁沿水平面做勻速圓周運動時的受力情況如圖所示， 其中 為比賽場地所在的斜面與水平面之間的夾角，則，分別解得，由此可以【解析判斷得出，只有】對