全国2017年高二物理暑期作业复习方法策略16讲第5讲圆周运动问题的备考策略20170803212.wps
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1、第 5 5 讲 圆周运动问题的备考策略 高考热点 1圆周运动中的运动学分析 2圆周运动中的动力学分析 3竖直平面内圆周运动中的临界问题 一、圆周运动中的运动学分析 1描述圆周运动的物理量有线速度 v、角速度 、周期 T、转速 n、向心加速度 a.要熟练掌握 v2 2 这些物理量间的关系如 a2r v( )2r42n2r 等 r T 2对于同轴传动、靠皮带、齿轮或摩擦传动的问题,要抓住哪一个物理量是相同的,进而推 导其它物理量的关系 例 1 (多选)如图 1 所示为一皮带传动装置,右轮的半径为 r,a 是它边缘上的一点,左侧为 一轮轴,大轮的半径为 4r,小轮的半径为 2r,b 点在小轮上,到小
2、轮中心距离为 r,c 点和 d 点分别位于小轮和大轮的边缘上,若在传动过程中,皮带不打滑,则( ) 图 1 Aa 点与 b 点的线速度大小相等 Ba 点与 b 点的角速度大小相等 Ca 点与 c 点的线速度大小相等 Da 点和 d 点的向心加速度大小相等 变式 1 (多选)如图 2 所示为某一皮带传动装置主动轮 M 的半径为 r1,从动轮 N 的半径为 r2.已知主动轮做顺时针转动,转速为 n,转动过程中皮带不打滑下列说法正确的是( ) 图 2 A从动轮做顺时针转动 B从动轮做逆时针转动 1 r1 r2 C从动轮的转速为 n D从动轮的转速为 n r2 r1 规律总结 传动装置的特点:(1)同
3、轴传动:固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同;(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 二、圆周运动中的动力学分析 匀速圆周运动的特点是物体所受合外力大小不变,方向总是指向圆心解答匀速圆周运动问题 的方法是:选择做匀速圆周运动的物体作为研究对象,分析物体的受力情况,其合外力提供向 心力;运用牛顿第二定律和向心力公式列方程求解 例 2 (多选)如图 3 所示,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
4、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( ) 图 3 Ab 一定比 a 先开始滑动 Ba、b 所受的摩擦力始终相等 kg C 是 b 开始滑动的临界角速度 2l 2kg D当 时,a 所受摩擦力的大小为 kmg 3l 变式 2 如图 4 所示,某同学用硬塑料管和一个质量为 m 的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将 螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为 r 的匀速圆周运动,则 只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为 ,认为最 大静摩擦力近似等于滑动摩擦力则在该同学手转动塑
5、料管使螺丝帽恰好不下滑时,下述分析 正确的是( ) 2 图 4 A螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡 B螺丝帽受到塑料管的弹力方向水平向外,背离圆心 C此时手转动塑料管的角速度 mg r D若塑料管的转动加快,螺丝帽有可能相对塑料管发生运动 规律总结 解决圆周运动问题的主要步骤 1审清题意,确定研究对象; 2分析物体的运动情况,即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等; 3分析物体的受力情况,画出受力示意图,确定向心力的来源; 4根据牛顿运动定律及向心力公式列方程 三、竖直平面内圆周运动中的临界问题 1在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类:一是无 支
6、撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等),称为“绳(环)约束模型”,二是有支撑(如球 与杆连接、在弯管内的运动等)“,称为 杆(管道)约束模型” 2竖直平面内的圆周运动问题,涉及的知识面较广,既有临界问题,又有能量守恒问题,求 解的关键:一是注意两种模型(绳模型、杆模型)“在圆周最高点的临界条件,有些题目中有 刚 好”“、恰好”“、正好”“、 取值范围”“、最大”“、最小”“、至多”“、至少”等词语,明显表明题 述的过程中存在着临界点 例 3 如图 5 所示,半径为 R 的光滑圆环轨道竖直放置,一质量为 m 的小球恰能在此圆轨道内 做圆周运动,则小球在轨道最低点处对轨道的压力大小为( ) 图
7、 5 A3mg B4mg C5mg D6mg 变式3 (多选)如图6 所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,内侧壁半径为R, 小球半径为 r,则下列说法正确的是( ) 3 图 6 A小球通过最高点时的最小速度 vmin g(Rr) B小球通过最高点时的最小速度 vmin0 C小球在水平线 ab 以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力 D小球在水平线 ab 以上的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力 规律总结 竖直面内圆周运动的求解思路 1定模型:首先判断是轻绳模型还是轻杆模型,两种模型过最高点的临界条件不同,其原因 “”“”主要是 绳 不能支持物体,而 杆 既能支持物体,
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