高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第2單元 圓周運(yùn)動(dòng)課件 (2).ppt

必考部分 第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與航天 第2單元圓周運(yùn)動(dòng) 網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn)提煉命題源 一 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 角速度 線速度 向心加速度1 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 1 定義 線速度大小 的圓周運(yùn)動(dòng) 2 性質(zhì) 加速度大小 方向總是指向 的變加速曲線運(yùn)動(dòng) 3 條件 合外力大小 方向始終與速度方向 且指向圓心 1 不變 2 不變圓心 3 不變垂直 讀讀教材 2 描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量 二 圓周運(yùn)動(dòng)的向心力1 作用效果產(chǎn)生向心加速度 只改變線速度的 不改變線速度的 2 大小F mr 2 m v m 4 2f2r 3 方向始終沿半徑方向指向 4 來(lái)源向心力可以由一個(gè)力提供 也可以由幾個(gè)力的 提供 還可以由某一個(gè)力的 提供 三 離心現(xiàn)象1 定義 做 的物體 在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需 的情況下 所做的逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng) 2 本質(zhì) 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體 由于本身的 總有沿著圓周 飛出去的傾向 1 圓周運(yùn)動(dòng)向心力2 慣性切線方向 3 受力特點(diǎn) 1 當(dāng)F mr 2時(shí) 物體做 運(yùn)動(dòng) 2 當(dāng)F 0時(shí) 物體沿 方向飛出 3 當(dāng)Fmr 2時(shí) 物體逐漸 圓心 做向心運(yùn)動(dòng) 1 勻速圓周 2 切線 3 遠(yuǎn)離 4 靠近 1 多選 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 下列說(shuō)法正確的是 A 速度的大小和方向都改變B 勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C 當(dāng)物體所受合力全部用來(lái)提供向心力時(shí) 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D 向心加速度大小不變 方向時(shí)刻改變 練練基礎(chǔ) 題組一 勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng) 2 如圖所示 某物體沿光滑圓弧軌道由最高點(diǎn)滑到最低點(diǎn)過(guò)程中 物體的速率逐漸增大 則 A 物體的合外力為零B 物體的合力大小不變 方向始終指向圓心OC 物體的合外力就是向心力D 物體的合力方向始終與其運(yùn)動(dòng)方向不垂直 最低點(diǎn)除外 解析 物體與圓心O連線轉(zhuǎn)過(guò)角度 時(shí) 物體受力如圖所示 FN與mg的合力不為零 故A錯(cuò)誤 又FN與G的夾角是變化的 且合力的方向因?yàn)橛衜g cos 的存在不會(huì)始終指向圓心 故B錯(cuò)誤 物體沿半徑方向上的合力才是向心力 即Fn FN mgsin 故C錯(cuò)誤 物體在兩個(gè)方向上受力 指向圓心方向 Fn FN mgsin 沿切線方向 Ft mgcos 故D正確 3 如圖所示 甲 乙 丙三個(gè)輪子依靠摩擦傳動(dòng) 相互之間不打滑 其半徑分別為r1 r2 r3 若甲輪的角速度為 1 則丙輪的角速度為 題組二 勻速圓周運(yùn)動(dòng)物理量間的關(guān)系 4 某石英表中的分針與時(shí)針可視為做勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 分針的長(zhǎng)度是時(shí)針長(zhǎng)度的1 5倍 則下列說(shuō)法中正確的是 A 分針的角速度與時(shí)針的角速度相等B 分針的角速度是時(shí)針的角速度的60倍C 分針端點(diǎn)的線速度是時(shí)針端點(diǎn)的線速度的18倍D 分針端點(diǎn)的向心加速度是時(shí)針端點(diǎn)的向心加速度的1 5倍 5 下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是 A 當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)產(chǎn)生離心現(xiàn)象B 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 當(dāng)它所受的一切力都消失時(shí) 它將做背離圓心的圓周運(yùn)動(dòng)C 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí) 它將沿切線方向做直線運(yùn)動(dòng)D 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí) 它將做曲線運(yùn)動(dòng) 題組三 離心現(xiàn)象 解析 在慣性參考系下 沒(méi)有離心力 故A錯(cuò)誤 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 所受合外力突然消失時(shí) 將沿切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 故B D錯(cuò)誤 C正確 6 多選 洗衣機(jī)的脫水筒采用帶動(dòng)衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水 下列說(shuō)法中正確的是 A 脫水過(guò)程中 衣物是緊貼筒壁的B 水會(huì)從筒中甩出是因?yàn)樗问艿降南蛐牧艽驝 加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 脫水效果會(huì)更好D 靠近中心的衣物的脫水效果不如周邊的衣物的脫水效果好 1 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小不變 方向時(shí)刻改變 是變加速曲線運(yùn)動(dòng) 2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小不變 方向時(shí)刻改變 并指向圓心 與線速度垂直 3 在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中 物體所受的合力就是物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 只改變速度的方向 不改變速度的大小 4 在變速圓周運(yùn)動(dòng)中 合力一般不指向圓心 合力沿圓周切線方向的分力改變速度的大小 沿半徑方向的分力改變速度的方向 5 無(wú)論勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是非勻速圓周運(yùn)動(dòng) 沿半徑指向圓心的合力均為向心力 小思考微總結(jié) 研細(xì)核心點(diǎn)練透經(jīng)典題 1 同軸轉(zhuǎn)動(dòng)各點(diǎn)共軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 角速度相同 因此周期也相同 由于各點(diǎn)半徑不一定相同 線速度 向心加速度大小也不一定相同 2 皮帶傳動(dòng)當(dāng)皮帶不打滑時(shí) 兩輪邊緣各點(diǎn)線速度大小相等 由于各點(diǎn)半徑不同 角速度 周期 向心加速度等都不相同 考點(diǎn)一圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題 調(diào)研1 如圖所示 一種向自行車車燈供電的小發(fā)電機(jī)的上端有一半徑r0 1 0cm的摩擦小輪 小輪與自行車車輪的邊緣接觸 當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng) 從而為發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力 自行車車輪的半徑R1 35cm 小齒輪的半徑R2 4 0cm 大齒輪的半徑R3 10 0cm 求大齒輪的轉(zhuǎn)速n1和摩擦小輪的轉(zhuǎn)速n2之比 假定摩擦小輪與自行車車輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng) 試題調(diào)研 解題探究 1 描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量線速度 角速度 周期 轉(zhuǎn)速有何關(guān)系 2 大齒輪 小齒輪 車輪 摩擦小輪如何傳動(dòng) 有何特點(diǎn) 提示 大齒輪和小齒輪通過(guò)鏈條傳動(dòng) 邊緣點(diǎn)的線速度大小相等 小齒輪與車輪是同軸轉(zhuǎn)動(dòng) 角速度相等 車輪與摩擦小輪是通過(guò)摩擦傳動(dòng) 邊緣點(diǎn)的線速度大小相等 解析 大 小齒輪間 摩擦小輪和車輪之間和皮帶傳動(dòng)原理相同 兩輪邊緣各點(diǎn)的線速度大小相等 由v 2 nr可知轉(zhuǎn)速n和半徑r成反比 小齒輪和車輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng) 兩輪上各點(diǎn)的轉(zhuǎn)速相同 大齒輪和小齒輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為n1 n小 R2 R3 車輪與小齒輪之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系為n車 n小 車輪與摩擦小輪之間的關(guān)系為n車 n2 r0 R1 由以上各式可解出大齒輪和摩擦小輪之間的轉(zhuǎn)速之比為n1 n2 2 175 答案 2 175 1 高中階段所接觸的傳動(dòng)主要有 1 皮帶傳動(dòng) 線速度大小相等 2 同軸傳動(dòng) 角速度相等 3 齒輪傳動(dòng) 線速度大小相等 4 摩擦傳動(dòng) 線速度大小相等 2 傳動(dòng)裝置的特點(diǎn) 1 同軸傳動(dòng) 固定在一起共軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上各點(diǎn)的角速度相同 2 皮帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng) 皮帶 或齒輪 傳動(dòng)和不打滑的摩擦傳動(dòng)的兩輪邊緣上各點(diǎn)線速度大小相等 名師歸納點(diǎn)題破疑 1 1 如圖為汽車?yán)@O點(diǎn)轉(zhuǎn)變時(shí)兩個(gè)后輪運(yùn)動(dòng)情況的示意圖 若在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中左輪繞兩輪軸線轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為 1 右輪繞兩輪軸線轉(zhuǎn)動(dòng)角度為 2 且車輪不打滑 則在任一時(shí)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 類題練熟 1 2 多選 如圖所示為皮帶傳動(dòng)裝置 右輪半徑為r a是它邊緣上的一點(diǎn) 左側(cè)是一輪軸 大輪的半徑是4r 軸的半徑是2r b點(diǎn)在軸上 到軸心的距離為r c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于軸和輪的邊緣上 若轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑 則 A a點(diǎn)和b點(diǎn)的線速度大小相等B a點(diǎn)和b點(diǎn)的角速度大小相等C a點(diǎn)和c點(diǎn)的線速度大小相等D a點(diǎn)和d點(diǎn)的向心加速度大小相等 1 向心力的來(lái)源向心力是按力的作用效果命名的 可以是重力 彈力 摩擦力等各種力 也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力 因此在受力分析中要避免再另外添加一個(gè)向心力 2 軌道的確定確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道所在的平面 確定圓心的位置 尋找與半徑相關(guān)的已知量 考點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 3 受力分析分析物體的受力 畫出物體受力示意圖 利用力的合成或分解把力分解到三個(gè)方向上 與軌道圓垂直的方向 此方向受力平衡 軌道圓的切線方向 勻速圓周運(yùn)動(dòng)中此方向受力平衡 變速圓周運(yùn)動(dòng)中速度最大或最小的點(diǎn) 此方向也受力平衡 軌道圓的徑向 此方向合力指向圓心即向心力 使用牛頓第二定律 根據(jù)三個(gè)方向上所列方程求解 調(diào)研2 2014 新課標(biāo)全國(guó)卷 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(kāi)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(shuō)法正確的是 試題調(diào)研 解題探究 1 題目中 緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng) 如何理解 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律還適用嗎 提示 加速轉(zhuǎn)動(dòng) 可理解為角速度增大 緩慢 可理解為在轉(zhuǎn)過(guò)角度較小時(shí) 角速度不變 可視為做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2 木塊A B未滑動(dòng)時(shí) 所受的靜摩擦力哪個(gè)大 隨著轉(zhuǎn)速增大 圓盤對(duì)哪個(gè)木塊的靜摩擦力先達(dá)到最大值 提示 根據(jù)f F向 m 2r可知 由于B的半徑大 圓盤對(duì)B的靜摩擦力大 且隨著轉(zhuǎn)速增大 B的靜摩擦力先達(dá)到最大值 答案 AC 已知量的分析圓周運(yùn)動(dòng)題目中常出現(xiàn)兩類已知量 一是長(zhǎng)度 二是角度 長(zhǎng)度 已知量一般與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相關(guān)聯(lián) 角度 已知量與力的矢量三角形相關(guān)聯(lián) 有時(shí)也與半徑相關(guān)聯(lián) 長(zhǎng)度 角度 已知量與半徑和力的相關(guān)性 是解題的重要線索 名師歸納點(diǎn)題破疑 2 1 在高速公路的拐彎處 通常路面都是外高內(nèi)低 如圖所示 在某路段汽車向左拐彎 司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些 汽車的運(yùn)動(dòng)可看做是半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng) 設(shè)內(nèi)外路面高度差為h 路基的水平寬度為d 路面的寬度為L(zhǎng) 已知重力加速度為g 要使車輪與路面之間的橫向摩擦力 即垂直于前進(jìn)方向 等于零 則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于 類題練熟 2 2 m為在水平傳送帶上被傳送的小物體 可視為質(zhì)點(diǎn) A為終端皮帶輪 如圖所示 已知皮帶輪半徑為r 傳送帶與皮帶輪間不會(huì)打滑 當(dāng)m可被水平拋出時(shí) A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是 圓周運(yùn)動(dòng)中的兩個(gè)常見(jiàn)模型 1 模型特征在重力和彈力 可以是支持力 也可以是繩子的拉力 的合力提供向心力的情況下 物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 這一類問(wèn)題屬于圓錐擺模型 模型一 圓錐擺模型 經(jīng)典范例1 如圖所示 長(zhǎng)度不同的兩根輕繩L1與L2 一端分別連接質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球 另一端懸于天花板上的同一點(diǎn)O 兩小球質(zhì)量之比m1 m2 1 2 兩小球在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 繩L1 L2與豎直方向的夾角分別為30 與60 下列說(shuō)法中正確的是 A 繩L1 L2的拉力大小之比為1 3B 小球m1 m2運(yùn)動(dòng)的向心力大小之比為1 6C 小球m1 m2運(yùn)動(dòng)的周期之比為2 1D 小球m1 m2運(yùn)動(dòng)的線速度大小之比為1 2 答案 B 比較兩個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間的關(guān)系時(shí) 實(shí)際上就是找出兩個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)之間存在的隱含的相同因素 然后用控制變量法即可判斷各物理量的關(guān)系 多維思考技法提煉 針對(duì)訓(xùn)練1 多選 如圖所示 一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面 圓錐筒固定不動(dòng) 有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 則下列說(shuō)法正確的是 A 球A的線速度必定大于球B的線速度B 球A的角速度必定小于球B的角速度C 球A的運(yùn)動(dòng)周期必定小于球B的運(yùn)動(dòng)周期D 球A對(duì)筒壁的壓力必定大于球B對(duì)筒壁的壓力 物體在豎直面內(nèi)做的圓周運(yùn)動(dòng)是一種典型的變速曲線運(yùn)動(dòng) 該類運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)的模型有兩種 輕繩模型和輕桿模型 分析比較如下 模型二 豎直面內(nèi)的輕繩 輕桿模型 經(jīng)典范例2 2015 河北石家莊質(zhì)檢 多選 如圖所示 A是半徑為r的圓形光滑軌道 固定在木板B上豎直放置 B的左右兩側(cè)各有一光滑擋板固定在地面上 使其不能左右運(yùn)動(dòng) 小球C靜止放在軌道最低點(diǎn) A B C質(zhì)量相等 現(xiàn)給小球一水平向右的初速度v0 使小球在圓形軌道的內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng) 為保證小球能通過(guò)軌道的最高點(diǎn) 且不會(huì)使B離開(kāi)地面 初速度v0必須滿足 重力加速度為g 多維思考技法提煉 針對(duì)訓(xùn)練2 2015 信陽(yáng)模擬 如圖所示 質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑盒子中 盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑 某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 已知重力加速度為g 空氣阻力不計(jì) 則