2022高中物理 第五章 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 第9節(jié) 非勻速圓周運(yùn)動(dòng)分析學(xué)案 新人教版必修2

2022高中物理 第五章 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 第9節(jié) 非勻速圓周運(yùn)動(dòng)分析學(xué)案 新人教版必修2一、考點(diǎn)突破知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型分值圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用選擇題46分二、重難點(diǎn)提示重難點(diǎn)：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的思想來(lái)理解非勻速圓周運(yùn)動(dòng)。能夠分析到生活中部分圓周運(yùn)動(dòng)的原理。一、非勻速圓周運(yùn)動(dòng)（1）定義：線(xiàn)速度大小、方向均發(fā)生變化的圓周運(yùn)動(dòng)。（2）合力的作用合力沿速度方向的分量Ft產(chǎn)生切向加速度，F(xiàn)tmat，它只改變速度的方向。力沿半徑方向的分量Fn產(chǎn)生向心加速度，F(xiàn)nman，它只改變速度的大小。二、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力學(xué)分析時(shí)只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的兩種情形，因?yàn)樵谶@兩點(diǎn)上物體所受合力方向指向圓心，即重力與繩或桿的合力方向指向圓心。需要注意的是，繩連接的物體在豎直方向上的圓周運(yùn)動(dòng)一定是非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而桿連接的物體有可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 注意：豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，涉及知識(shí)面比較廣，既有臨界問(wèn)題，又有能量守恒的問(wèn)題，后面會(huì)詳細(xì)討論。例題1 如圖，光滑的水平面上固定著一個(gè)半徑在逐漸減小的螺旋形光滑水平軌道一個(gè)小球以一定速度沿軌道切線(xiàn)方向進(jìn)入軌道，下列物理量中數(shù)值將減小的是（）A. 周期 B. 線(xiàn)速度 C. 角速度 D. 向心加速度思路分析：軌道對(duì)小球的支持力與速度方向垂直，即加速度方向始終與線(xiàn)速度方向垂直，只改變其方向而不改變大小，故小球的線(xiàn)速度大小不變；故B錯(cuò)誤；根據(jù)v=r，線(xiàn)速度大小不變，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑減小，故角速度變大，C錯(cuò)誤；根據(jù)，角速度增加，故周期減小，A正確；根據(jù)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑減小，故向心加速度增加，D錯(cuò)誤。答案：A例題2 如圖所示，繩的一端懸于O點(diǎn)，另一端系一小球；在O點(diǎn)正下方A處有一釘子。現(xiàn)使小球由高處擺下，當(dāng)繩擺到豎直位置時(shí)與釘子相碰，則繩碰釘子前與碰釘子后瞬間相比（不計(jì)空氣阻力）（）A. 小球的線(xiàn)速度變大B. 小球的角速度變大C. 小球的向心加速度變小D. 繩子的拉力變大思路分析：繩碰釘子前后瞬間小球的線(xiàn)速度未變，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑變小，根據(jù)公式vr知，角速度變大；由a知加速度變大；根據(jù)Fmgm知繩子的拉力變大，正確選項(xiàng)是BD。答案：BD例題3 一輛汽車(chē)勻速率通過(guò)一座圓弧形拱橋后，接著又以相同速率通過(guò)一圓弧形凹形橋。設(shè)兩圓弧半徑相等，汽車(chē)通過(guò)拱橋橋頂時(shí)，對(duì)橋面的壓力F1為車(chē)重的一半，汽車(chē)通過(guò)圓弧形凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力為F2，求F1與F2之比。如圖所示：思路分析：汽車(chē)通過(guò)橋頂A時(shí)，mgF1在圓弧形凹地最低點(diǎn)時(shí)F2mg由題意得2F1mg由式得F2mgmgF1，故F22mgF14F1F13F1解得F1：F21：3答案：1：3【高頻疑點(diǎn)】拱形橋與凹形橋的比較項(xiàng)目汽車(chē)過(guò)拱形橋汽車(chē)過(guò)凹形橋受力分析規(guī)定向心力方向?yàn)檎较蚺ｎD第三定律超失重失重超重討論v增大，F(xiàn)壓減小當(dāng)v增大到時(shí)，F(xiàn)壓0v增大，F(xiàn)壓增大常用結(jié)論（1）汽車(chē)過(guò)拱橋時(shí)，在最高點(diǎn)處，車(chē)對(duì)橋的壓力小于車(chē)的重力，在最低點(diǎn)處，車(chē)對(duì)橋的壓力大于車(chē)的重力。（2）汽車(chē)過(guò)拱橋時(shí)，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，汽車(chē)將脫離橋面，發(fā)生危險(xiǎn)?！緷M(mǎn)分訓(xùn)練】如圖所示，汽車(chē)以一定的速度經(jīng)過(guò)丘陵地帶，由于輪胎太舊，途中“放了炮”。你認(rèn)為可能性最大的是哪一點(diǎn)（ ） A. A處 B. B處 C. C處 D. D處思路分析：最底點(diǎn)超重，最高點(diǎn)失重，故應(yīng)從B、D兩處選擇。因?yàn)?，?dāng)r越小，則輪胎受到的壓力越大，故爆胎可能性最大的地方是D處。答案：D