《（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 4.3 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 4.3 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用課件.ppt（80頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第3講 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用,【知識(shí)導(dǎo)圖】,線速度大小不變的,半徑,相切,m/s,rad/s,一圈,圈數(shù),圓心,2r,圓心,m2r,切線,遠(yuǎn)離,靠近,【微點(diǎn)撥】 1.對(duì)公式v=r的理解: (1)當(dāng)r一定時(shí),v與成正比。 (2)當(dāng)一定時(shí),v與r成正比。 (3)當(dāng)v一定時(shí),與r成反比。,2.對(duì)a= =2r的理解: (1)當(dāng)v一定時(shí),a與r成反比。 (2)當(dāng)一定時(shí),a與r成正比。,3.關(guān)于向心力的兩點(diǎn)注意: (1)向心力是效果力,在受力分析時(shí)不能另外添加一個(gè)向心力。 (2)向心力可以是幾個(gè)力的合力,也可以是某個(gè)力的分力。,【慧眼糾錯(cuò)】 (1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。 糾錯(cuò):____________
2、______________________________ ___________。 (2)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合外力是不變的。 糾錯(cuò):________________________________________ ___。,勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度的方向不斷變化,是變加,速曲線運(yùn)動(dòng),物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合外力的方向不斷變,化,(3)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度與半徑成反比。 糾錯(cuò):____________________________________。 (4)隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體受重力、支持力、摩擦 力和向心力作用。 糾錯(cuò):_______________________________
3、___________ _____________。,線速度一定時(shí),向心加速度與半徑成反比,物體受重力、支持力和摩擦力作用,向心力由它,們的合力充當(dāng),(5)物體做離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅穗x心力。 糾錯(cuò):__________________________________________ _______。 (6)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,合力突然減小時(shí),物體將沿切 線方向飛出。 糾錯(cuò):_________________________________________ ___________。,物體做離心運(yùn)動(dòng)的原因是慣性,不是因?yàn)槭艿搅?離心力,做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,合力突然減小時(shí),物體將逐,漸遠(yuǎn)離圓心,考點(diǎn)1勻
4、速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 【典題探究】 【典例1】 (2018商丘模擬)近年許多電視臺(tái)推出戶外有獎(jiǎng)沖關(guān)的游戲節(jié)目,如圖所示(俯視圖)是某臺(tái)設(shè)計(jì)的沖關(guān)活動(dòng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。要求挑戰(zhàn)者從平臺(tái)A上跳到,以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的快速旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)盤上而不落入水中。已 知平臺(tái)到轉(zhuǎn)盤盤面的豎直高度為1.25 m,平臺(tái)邊緣到轉(zhuǎn)盤邊緣的水平距離為1 m,轉(zhuǎn)盤半徑為2 m,以12.5 r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)盤邊緣間隔均勻地固定有6個(gè)相同 障礙樁,障礙樁及樁和樁之間的間隔對(duì)應(yīng)的圓心角均相 等。若某挑戰(zhàn)者在如圖所示時(shí)刻從平臺(tái)邊緣以,水平速度沿 AO方向跳離平臺(tái),把人視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)樁的厚度,g取10 m/s2,則能穿過間隙跳上轉(zhuǎn)
5、盤的最小起跳速度為導(dǎo)學(xué)號(hào)04450086(),A.1.5 m/sB.2 m/s C.2.5 m/sD.3 m/s,【題眼直擊】 (1)豎直高度為1.25 m可求得人下落的_______。 (2)障礙樁及樁和樁之間的間隔對(duì)應(yīng)的圓心角均相等 可求得人穿過障礙樁___________。 (3)平臺(tái)邊緣到轉(zhuǎn)盤邊緣的水平距離為1 m可求得人 的___________。,總時(shí)間,允許的時(shí)間,水平初速度,【解析】選C。人起跳后做平拋運(yùn)動(dòng),因此在豎直方向 上有:y= gt2,由此解得時(shí)間t=0.5 s。轉(zhuǎn)盤的角速度 為:=2n= rad/s, 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過= ,所用時(shí)間 為:t= =0.4 s。要使人能跳過空隙
6、,時(shí)間應(yīng)該小于 0.4 s,因此根據(jù)水平方向勻速運(yùn)動(dòng)有:x=v0t。 解得:v0=2.5 m/s,選項(xiàng)C正確。,【通關(guān)秘籍】 1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)各物理量間的關(guān)系:,2.三種傳動(dòng)方式及特點(diǎn): (1)皮帶傳動(dòng):皮帶與兩輪之間無相對(duì)滑動(dòng)時(shí),兩輪邊緣線速度大小相等。 (2)摩擦傳動(dòng):兩輪邊緣接觸,接觸點(diǎn)無打滑現(xiàn)象時(shí),兩輪邊緣線速度大小相等。 (3)同軸傳動(dòng):兩輪固定在同一轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等。,【考點(diǎn)沖關(guān)】 1. 明代出版的天工開物一書中就有牛力齒輪翻車的圖畫(如圖),記錄了我們祖先的勞動(dòng)智慧。若A、B、C三齒輪半徑的大小關(guān)系如圖,則(),A.齒輪A的角速度比C的大 B.齒輪A與B
7、角速度大小相等 C.齒輪B與C邊緣的線速度大小相等 D.齒輪A邊緣的線速度比C邊緣的大,【解析】選D。齒輪A與齒輪B是同緣傳動(dòng),邊緣點(diǎn)線速度相等,根據(jù)公式v=r可知,半徑比較大的A的角速度小于B的角速度。而B與C是同軸傳動(dòng),角速度相等,所以齒輪A的角速度比C的小,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。B與C兩輪屬于同軸傳動(dòng),故角速度相等,根據(jù)公式v=r可知,半徑比較大的齒輪B比C邊緣的線速度大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。齒輪A與,B邊緣的線速度相等,因?yàn)辇X輪B比C邊緣的線速度大,所以齒輪A邊緣的線速度比C邊緣的線速度大,選項(xiàng)D正確。,2.(多選)如圖甲所示是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室常用的感應(yīng)起電機(jī),它是由兩個(gè)大小相等直徑約為30 cm的感
8、應(yīng)玻璃盤起電的,其中一個(gè)玻璃盤通過從動(dòng)輪與手搖主動(dòng)輪連接如圖乙所示,現(xiàn)玻璃盤以100 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),已知主動(dòng)輪的半徑約為8 cm,從動(dòng)輪的半徑約為2 cm,P和Q是玻璃盤邊緣上的兩點(diǎn),若轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶不打滑,下列說法正確的是(),A.P、Q的線速度相同 B.玻璃盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與搖把轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 C.P點(diǎn)的線速度大小約為1.6 m/s D.搖把的轉(zhuǎn)速約為400 r/min,【解析】選B、C。由于線速度的方向沿曲線的切線方向,由圖可知,P、Q兩點(diǎn)的線速度的方向一定不同,故A錯(cuò)誤;若主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),從動(dòng)輪通過皮帶的摩擦力帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),所以從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),所以玻璃盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與搖把轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,故
9、B正確;玻璃盤的直徑是,30 cm,轉(zhuǎn)速是100 r/min,所以線速度v=r=2nr=2 m/s=0.5 m/s1.6 m/s,故C正確;從動(dòng) 輪邊緣的線速度vc=rc=2 0.02 m/s= m/s,由于主動(dòng)輪的邊緣各點(diǎn)的線速度與從動(dòng)輪 邊緣各點(diǎn)的線速度的大小相等,即vz=vc,所以主動(dòng)輪的 轉(zhuǎn)速nz= r/s=25 r/min,故D錯(cuò)誤。,【加固訓(xùn)練】 如圖所示,當(dāng)正方形薄板繞著過其中心O并與板垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),板上A、B兩點(diǎn)() A.角速度之比AB= 1 B.角速度之比AB=1 C.線速度之比vAvB= 1 D.線速度之比vAvB=1,【解析】選D。板上A、B兩點(diǎn)的角速度相
10、等,角速度之 比AB=11,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;線速度v=r,線速度 之比vAvB=1 ,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。,考點(diǎn)2勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析 【典題探究】 【典例2】(2017全國卷)如圖,一光 滑大圓環(huán)固定在桌面上,環(huán)面位于豎直平 面內(nèi),在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán),小環(huán)由大圓環(huán)的最高 點(diǎn)從靜止開始下滑,在小環(huán)下滑的過程中,大圓環(huán)對(duì)它 的作用力() 導(dǎo)學(xué)號(hào)04450087,A.一直不做功B.一直做正功 C.始終指向大圓環(huán)圓心D.始終背離大圓環(huán)圓心,【解題探究】 (1)運(yùn)動(dòng)過程中,小環(huán)受幾個(gè)力的作用? 提示:小環(huán)受兩個(gè)力的作用,重力和大圓環(huán)對(duì)它的彈力。 (2)大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的彈力方向有什么特點(diǎn)? 提示
11、:大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力總是沿半徑方向。,【解析】選A。因?yàn)榇髨A環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力始終與速度垂直不做功,因此A正確、B錯(cuò)誤; 從靜止開始在小環(huán)下滑的過程中,大圓環(huán)對(duì)它的作用力先背離大圓環(huán)圓心,后指向大圓環(huán)圓心,故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。,【遷移訓(xùn)練】,遷移1:圓錐擺問題 (2018棗莊模擬)質(zhì)量分別為M和m的兩個(gè)小球,分別用 長2l和l的輕繩拴在同一轉(zhuǎn)軸上,當(dāng)轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),拴 質(zhì)量為M和m小球的懸線與豎直方向夾角分別為和, 如圖所示,則() A.cos = B.cos =2cos C.tan = D.tan =tan ,【解析】選A。以M為研究對(duì)象受力分析,列牛頓第二定 律:Mgtan =M 2lsin
12、得:T1=2 同理:以m為研究對(duì)象:T2=2 因T1=T2,所以2cos =cos ,故A正確。,遷移2:轉(zhuǎn)臺(tái)上的圓周運(yùn)動(dòng) (多選)如圖,兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b (可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤上,a與轉(zhuǎn)軸OO 的距離為l,b與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng),用表示圓盤 轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,下列說法正確的是(),A.b一定比a先開始滑動(dòng) B.a、b所受的摩擦力始終相等 C.= 是b開始滑動(dòng)的臨界角速度 D.當(dāng)= 時(shí),a所受摩擦力的大小為kmg,【解析】選A、C。因圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng),在某
13、一時(shí)刻可認(rèn)為木塊隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其受到的靜摩擦力的方向指向轉(zhuǎn)軸,兩木塊轉(zhuǎn)動(dòng)過程中角速度相等,則根據(jù)牛頓第二定律可得Ff=m2R,由于木塊b的軌道半徑大于木塊a的軌道半徑,故木塊b做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力較大,B錯(cuò)誤;因?yàn)閮赡緣K的最大靜摩擦力相等,,故b一定比a先開始滑動(dòng),A正確;當(dāng)b開始滑動(dòng)時(shí),由牛頓 第二定律可得kmg=m 2l,可得b= ,C正確;當(dāng)a開 始滑動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律可得kmg=m l,可得 a= ,而轉(zhuǎn)盤的角速度 < ,木塊a未發(fā)生滑 動(dòng),其所需的向心力由靜摩擦力來提供,由牛頓第二定 律可得Ff=m2l= kmg,D錯(cuò)誤。,遷移3:車輛轉(zhuǎn)彎問題 (多選)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事
14、故多發(fā)地帶。如圖,某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧,當(dāng)汽車行駛的速率為v0時(shí),汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢。則在該彎道處(),A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低 B.車速只要低于v0,車輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng) C.車速雖然高于v0,但只要不超出某一最高限度,車輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng) D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí),與未結(jié)冰時(shí)相比,v0的值變小,【解析】選A、C。當(dāng)汽車行駛的速率為v0時(shí),汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢,即不受靜摩擦力,此時(shí)由重力和支持力的合力提供向心力,所以路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低,選項(xiàng)A正確;當(dāng)車速低于v0時(shí),需要的向心力小于重力和支持力的合力,汽車有向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)的趨勢,但并不會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng),靜摩擦力向外側(cè),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
15、當(dāng),車速高于v0時(shí),需要的向心力大于重力和支持力的合力, 汽車有向外側(cè)運(yùn)動(dòng)的趨勢,靜摩擦力向內(nèi)側(cè),速度越大, 靜摩擦力越大,只有靜摩擦力達(dá)到最大以后,車輛才會(huì) 向外側(cè)滑動(dòng),選項(xiàng)C正確;由mgtan = m 可知,v0的 值只與斜面傾角和圓弧軌道的半徑有關(guān),與路面的粗糙 程度無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,【通關(guān)秘籍】 解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問題需做好的三個(gè)分析: (1)幾何關(guān)系分析:確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面、圓心、半徑等。 (2)運(yùn)動(dòng)分析:確定圓周運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期等。,(3)受力分析:利用力的合成與分解知識(shí),表示出物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),外界所提供的向心力。,【加固訓(xùn)練】 (多選)在設(shè)計(jì)水平面內(nèi)
16、的火車軌道的轉(zhuǎn)彎處時(shí),要設(shè)計(jì)為外軌高、內(nèi)軌低的結(jié)構(gòu),即路基形成一外高、內(nèi)低的斜坡(如圖所示),內(nèi)、外兩鐵軌間的高度差在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮到鐵軌轉(zhuǎn)彎的半徑和火車的行駛速度大小。若某轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)為當(dāng)火車以速率v通過時(shí),內(nèi)、外兩側(cè)鐵軌所受輪緣對(duì)它們的壓力均恰好為零。車輪與鐵軌間的摩擦可忽略不計(jì),則下列說法中正確的是(),A.當(dāng)火車以速率v通過此彎路時(shí),火車 所受各力的合力沿路基向下方向 B.當(dāng)火車以速率v通過此彎路時(shí),火車所 受重力與鐵軌對(duì)其支持力的合力提供向心力 C.當(dāng)火車行駛的速率大于v時(shí),外側(cè)鐵軌對(duì)車輪的輪緣 施加壓力 D.當(dāng)火車行駛的速率小于v時(shí),外側(cè)鐵軌對(duì)車輪的輪緣 施加壓力,【解析】選B、C?；?/p>
17、車轉(zhuǎn)彎時(shí),內(nèi)、外兩側(cè)鐵軌所受輪緣對(duì)它們的壓力均恰好為零,靠重力和支持力的合力提供向心力,方向水平指向圓心,故A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)速度大于v時(shí),重力和支持力的合力小于所需向心力,此時(shí)外軌對(duì)車輪輪緣施加壓力,故C正確;當(dāng)速度小于v時(shí),重力和支持力的合力大于向心力,此時(shí)內(nèi)軌對(duì)車輪輪緣施加壓力,故D錯(cuò)誤。,考點(diǎn)3豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 【典題探究】 【典例3】(2018新鄉(xiāng)模擬)如圖所示,輕桿長3L,在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和B,光滑水平轉(zhuǎn)軸穿過桿上距球A為L處的O點(diǎn),外界給系統(tǒng)一定能量后,桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),桿對(duì)球B恰好無作用力。忽略空氣阻力,則球B在最高點(diǎn)時(shí)導(dǎo)學(xué)號(hào)0445
18、0088(),A.球B的速度為零 B.球A的速度大小為 C.水平轉(zhuǎn)軸對(duì)桿的作用力為1.5mg D.水平轉(zhuǎn)軸對(duì)桿的作用力為2.5mg,【題眼直擊】 (1)桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)兩球做_________。 (2)桿對(duì)球B恰好無作用力___________________。,圓周運(yùn)動(dòng),重力恰好提供向心力,【解析】選C。球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),桿對(duì)球B恰好無作 用力,即重力恰好提供向心力,有mg= ,解得v= , 故A錯(cuò)誤;由于A、B兩球的角速度相等,則球A的速度大 小v= ,故B錯(cuò)誤;球B到最高點(diǎn)時(shí),對(duì)桿無彈力,此 時(shí)球A受重力和拉力的合力提供向心力,有F-mg=m , 解得:F=1.5mg,故C正
19、確,D錯(cuò)誤。,【通關(guān)秘籍】 1.常見模型:,2.分析思路: (1)定模型:首先判斷是輕繩模型還是輕桿模型,兩種模 型在最高點(diǎn)的臨界條件不同,其原因主要是“繩”不能 支持物體,而“桿”既能支持物體,也能拉物體。 (2)確定臨界點(diǎn):v臨= ,對(duì)輕繩模型來說是能否通過 最高點(diǎn)的臨界點(diǎn),而對(duì)輕桿模型來說是FN表現(xiàn)為支持力 還是拉力的臨界點(diǎn)。,(3)受力分析:對(duì)物體在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律列出方程:F合=F向。 (4)過程分析:應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律列式,將初、末兩個(gè)狀態(tài)聯(lián)系起來。,【考點(diǎn)沖關(guān)】 1.(多選)如圖甲所示,用一輕質(zhì)繩拴著一質(zhì)量為m的小球,在豎直平面內(nèi)做圓周
20、運(yùn)動(dòng)(不計(jì)一切阻力),小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)繩對(duì)小球的拉力為FT,小球在最高點(diǎn)的速度大小為v,其FT-v2圖象如圖乙所示,則(),A.輕質(zhì)繩長為 B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?C.當(dāng)v2=c時(shí),輕質(zhì)繩的拉力大小為 +a D.只要v2b,小球在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力差均 為6a,【解析】選B、D。最高點(diǎn)由牛頓第二定律 得:FT+mg= ,則FT= -mg。對(duì)應(yīng)圖象有:mg=a,得 g= ,故B正確。 得:L= ,故A錯(cuò)誤。當(dāng)v2=c 時(shí),FT= c-mg= c-a,故C錯(cuò)誤。當(dāng)v2b時(shí),小 球能通過最高點(diǎn),小球在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力差 為6mg,即6a,故D正確。,2. (2018晉城模擬)如圖
21、所示,一內(nèi)壁光滑、質(zhì)量為 m、半徑為r的環(huán)形細(xì)圓管,用硬桿豎直固定在天花板 上。有一質(zhì)量為m的小球(可看作質(zhì)點(diǎn))在圓管中運(yùn)動(dòng)。 小球以速率v0經(jīng)過圓管最低點(diǎn)時(shí),桿對(duì)圓管的作用力大 小為(),A.m B.mg+m C.2mg+m D.2mg-m,【解析】選C。小球做圓周運(yùn)動(dòng),若圓管對(duì)它的作用力 為FN,根據(jù)牛頓第二定律FN-mg=m ,可得FN=mg+m , 小球?qū)A管的壓力FN=FN,以圓管為研究對(duì)象,若桿對(duì) 圓管的作用力為F,則F=mg+mg+m ,即F=2mg+m ,選 項(xiàng)C正確。,3. 如圖所示,長度均為l=1 m的兩根輕繩,一端共同系 住質(zhì)量為m=0.5 kg的小球,另一端分別固定在等
22、高的 A、B兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)間的距離也為l,重力加速度g取 10 m/s2。現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)以AB為軸做圓周運(yùn)動(dòng), 若小球在最高點(diǎn)速率為v時(shí),每根繩的拉力恰好為零,則 小球在最高點(diǎn)速率為2v時(shí),每根繩的拉力大小為(),A.5 NB. N C.15 ND.10 N,【解析】選A。小球在最高點(diǎn)速率為v時(shí),兩根繩的拉力 恰好均為零,由牛頓第二定律得mg=m ,當(dāng)小球在最高 點(diǎn)的速率為2v時(shí),由牛頓第二定律得 mg+2FTcos30= ,解得FT= mg=5 N,故選 項(xiàng)A正確。,【加固訓(xùn)練】 如圖所示的雜技演員在表演“水流星”的節(jié)目時(shí),盛水的杯子經(jīng)過最高點(diǎn)杯口向下時(shí)水也不灑出來,對(duì)于杯子經(jīng)過
23、最高點(diǎn)時(shí)水的受力情況,下列說法正確的(),A.水處于失重狀態(tài),不受重力的作用 B.水受平衡力的作用,合力為零 C.由于水做圓周運(yùn)動(dòng),因此必然受到重力和向心力的作用 D.杯底對(duì)水的作用力可能為零,【解析】選D。失重狀態(tài)是物體對(duì)支持物(或繩)的彈力小于重力,但物體所受重力不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;水受力不平衡,有向心加速度,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;向心力不是性質(zhì)力,本題中向心力由重力和彈力的合力提供,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)重力恰好提供水做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí),杯底對(duì)水的作用力為零,選項(xiàng)D正確。,曲線運(yùn)動(dòng)問題 【經(jīng)典案例】 (22分)(2018大連模擬)如圖所示,O為豎直放置的半徑R=2 m的光滑管狀軌道圓心,A、B兩點(diǎn)關(guān)于過O
24、的豎直線對(duì)稱,從A點(diǎn)將質(zhì)量為m=0.2 kg的小球以某一速度斜向上拋出,無碰撞地由B點(diǎn)進(jìn)入管道,小球經(jīng)圓軌道,最低點(diǎn)C無能量損失地進(jìn)入長L=4 m的水平粗糙軌道CD,小球與CD間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,光滑半圓軌道DE豎直放置,E為最高點(diǎn),G是與圓心O1等高的點(diǎn),小球經(jīng)D點(diǎn)無能量損失進(jìn)入半圓軌道并能到達(dá)GE間某處,已知圓管的直徑遠(yuǎn)小于軌道半徑R且略大于小球直徑,OB與豎直方向間夾角=37,(sin 37=0.6,g取10 m/s2)求:,導(dǎo)學(xué)號(hào)04450091 (1)小球在A點(diǎn)拋出時(shí)的初速度大小v0。 (2)小球經(jīng)過D點(diǎn)時(shí)的速度大小vD。 (3)半圓軌道DE的半徑r應(yīng)滿足的條件。,【思維軌跡】 (
25、1)小球從A運(yùn)動(dòng)到B:小球做斜拋運(yùn)動(dòng),在A點(diǎn)速度方向與OA垂直。 (2)小球從B運(yùn)動(dòng)到C:軌道光滑,小球的機(jī)械能守恒。 (3)小球從C運(yùn)動(dòng)到D:小球克服摩擦力做功,可應(yīng)用動(dòng)能定理分析。 (4)小球在DE間運(yùn)動(dòng):滿足機(jī)械能守恒規(guī)律;注意兩種臨界情況。,【規(guī)范解答】 解:(1)因A、B關(guān)于過O點(diǎn)的豎直線對(duì)稱且小球能無碰撞地由B點(diǎn)進(jìn)入管道,所以小球在A點(diǎn)拋出時(shí)速度與OA垂直,令小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)豎直速度為vy,水平速度為vx,從A到B的時(shí)間為t,則由斜拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知: 2Rsin =vxt(2分) vy=g (2分),tan = (2分) 聯(lián)立并代入數(shù)值得vx=4 m/s,vy=3 m/s 所以小球在B點(diǎn)
26、速度大小即小球初速度為v0= = 5 m/s(2分),(2)小球從B到D由動(dòng)能定理知 mgR(1+cos )-mgL= (4分) 代入數(shù)值得vD=9 m/s(2分),(3)因小球能到達(dá)GE間某處,所以當(dāng)小球剛能過G點(diǎn)時(shí), 由機(jī)械能守恒定律知 =mgrmax(2分) 即rmax=4.05 m(1分) 當(dāng)小球恰能到E點(diǎn)時(shí)有: =2mgrmin+ (2分),mg= (2分) 聯(lián)立得rmin=1.62 m(1分) 所以半圓軌道DE的半徑r應(yīng)滿足1.62 m
（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 4.3 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用課件.ppt
