浙江鸭2019版高考物理大一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动课件.ppt
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1、第3讲 圆周运动,第四章 曲线运动 万有引力与航天,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、圆周运动、向心加速度、向心力 1.匀速圆周运动 (1)定义:物体沿着圆周运动,并且线速度的 处处相等. (2)性质:加速度大小不变,方向总是指向 的变加速曲线运动. 2.描述匀速圆周运动的物理量 (1)线速度:描述物体圆周运动快慢的物理量.,大小,圆心,(2)角速度:描述物体绕圆心转动快慢的物理量.,(3)周期和频率:描述物体绕圆心 的物理量.,(4)转速:物体单位时间内所转过的 .符号为
2、n,单位:r/s(或r/min).,圈数,转动快慢,r,3.向心加速度:描述 变化快慢的物理量.,速度方向,v,4.向心力 做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力,公式为Fn 或Fnmr2.向心力的方向总是沿半径指向圆心,方向时刻改变,所以向心力是 .,变力,自测1 下列关于匀速圆周运动的说法正确的是 A.匀速圆周运动是匀变速曲线运动 B.向心加速度大小和方向都不变 C.物体所受合力全部用来提供向心力 D.向心力总是沿半径指向圆心,是一个恒力,答案,二、生活中的圆周运动 1.火车转弯 特点:重力与支持力的 提供向心力.(火车应按设计速度转弯,否则将挤压内轨或外轨) 2.竖直面内的圆周运动 (
3、1)汽车过弧形桥 特点:重力和桥面支持力的合力提供向心力. (2)水流星、绳球模型、内轨道 最高点:当 时,能在竖直平面内做圆周运动;当v 时,不能到达最高点.,合力,3.离心运动定义 做匀速圆周运动的物体,在所受的合外力突然消失或不足以提供圆周运动 的情况下,就会做逐渐远离圆心的运动,即离心运动. 4.受力特点 当F合 时,物体做匀速圆周运动; 当F合0时,物体沿 飞出; 当F合 时,物体逐渐远离圆心. 当F合m2r时,物体做近心运动.,所需的向心力,m2r,m2r,切线方向,自测2 以下说法中正确的是 A.在光滑的水平冰面上,汽车可以转弯 B.火车转弯速率大于规定的数值时,内轨将会受压力作
4、用 C.火车转弯速率大于规定的数值时,外轨将会受压力作用 D.汽车转弯时需要的向心力是由司机转动方向盘所提供的力,答案,研透命题点,命题点一 描述圆周运动的物理量间的关系,1.对公式vr的理解 当r一定时,v与成正比; 当一定时,v与r成正比; 当v一定时,与r成反比.,在v一定时,a与r成反比;在一定时,a与r成正比. 3.同轴转动:固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同. 4.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.,A.A点与C点的角速度大小相等 B.A点与B点的线速度大小相等 C.A点与C点的角速度大小之比为21 D.B点与C
5、点的向心加速度大小之比为14,例1 如图1所示,有一皮带传动装置,A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC,已知RBRC ,若在传动过程中,皮带不打滑,则,答案,解析,图1,变式1 (2017浙江“七彩阳光”联考)东白山是东阳的第一高峰,因为景色秀美已成了远近闻名的旅游区,在景区内的小公园里有一组跷跷板,某日郭老师和他六岁的儿子一起玩跷跷板,因为体重悬殊过大,郭老师只能坐在靠近中间支架处,儿子坐在对侧的边缘上.请问在跷跷板上下运动的过程中,以下说法中哪些是正确的 A.郭老师能上升是因为他的力气大 B.儿子能上升是因为他离支点远 C.郭老师整个运动过程中向心加速度都比较大 D.郭老师
6、和儿子的运动周期是相等的,答案,解析 由同轴转动知ab,则TaTb,而rarb, 则vavb,由a2r知aaab.故D正确.,变式2 (2017嘉兴市高一期末)风能作为一种清洁的可再生能源,正逐步被推广使用.如图2所示是位于杭州湾跨海大桥北岸的海盐风力发电场内的一台发电机,在风力推动下,风叶带动发电机发电,a、b为同一叶片上的两点,则a点 A.线速度等于b点的线速度 B.角速度小于b点的角速度 C.周期大于b点的周期 D.向心加速度小于b点的向心加速度,答案,图2,解析,变式3 (2017绍兴一中高一期末)如图3所示是自行车的轮盘与车轴上的飞轮之间的链条传动装置.P是轮盘的一个齿,Q是飞轮上的
7、一个齿.下列说法中正确的是 A.P、Q角速度大小相等 B.P、Q两点向心加速度大小相等 C.P点向心加速度小于Q点向心加速度 D.P点向心加速度大于Q点向心加速度,答案,图3,解析,解析 P、Q两点是链条传动装置的两轮子边缘上两点,则vPvQ,而rPrQ,vr,所以P、Q两点角速度大小不相等,故A错误;,命题点二 水平面内的圆周运动,解决圆周运动问题的主要步骤: 1.审清题意,确定研究对象,明确物体做圆周运动的平面是至关重要的一环; 2.分析物体的运动情况,轨道平面、圆心位置、半径大小以及物体的线速度是否变化; 3.分析物体的受力情况,画出受力分析图,确定向心力的来源; 4.根据牛顿运动定律及
8、向心力公式列方程.,例2 如图4所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R90 m的大圆弧和r40 m的小圆弧,直道与弯道相切.大、小圆弧圆心O、O距离L100 m.赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍,假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动.要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大,重力加速度g取10 m/s2,3.14).则赛车 A.在绕过小圆弧弯道后加速 B.在大圆弧弯道上的速率为30 m/s C.在直道上的加速度大小为5.63 m/s2 D.通过小圆弧弯道的时间为5.58 s,答案,图4,解析,变式4 如图
9、5所示,物块在水平圆盘上,与圆盘一起绕固定轴匀速运动,下列说法中正确的是 A.物块处于平衡状态 B.物块受三个力作用 C.在角速度一定时,物块到转轴的距离越远,物块越 不容易脱离圆盘 D.在物块到转轴的距离一定时,物块运动周期越小,物块越不容易脱离 圆盘,图5,答案,解析,解析 对物块进行受力分析可知,物块受竖直向下的重力、垂直圆盘向上的支持力及指向圆心的摩擦力,合力提供向心力,A错误,B正确; 根据向心力公式Fnmr2可知,当一定时,半径越大,所需的向心力越大,物块越容易脱离圆盘,C错误;,变式5 (2017浙江11月选考11)如图6所示,照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周运动,已知图中双向
10、四车道的总宽度约为15 m,假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍,则运动的汽车 A.所受的合力可能为零 B.只受重力和地面支持力作用 C.最大速度不能超过25 m/s D.所需的向心力由重力和支持力的合力提供,图6,答案,解析 汽车在水平面上做匀速圆周运动,合外力时刻指向圆心,拐弯时靠静摩擦力提供向心力,因此排除A、B、D选项,所以选择C.,解析,命题点三 竖直面内的圆周运动问题,绳、杆模型涉及的临界问题,模型1 轻绳模型,例3 如图7所示,一质量为m0.5 kg的小球(可视为质点),用长为0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动.g取 10 m/s2,求: (1)小球要做完整的圆周
11、运动,在最高点的速度至少为多大?,图7,答案 2 m/s,答案,解析,由于轻绳对小球只能提供指向圆心的拉力,F1不可能取负值,即F10 ,代入数值得v2 m/s 所以,小球要做完整的圆周运动,在最高点的速度至少为2 m/s.,(2)当小球在最高点的速度为4 m/s时,轻绳拉力多大?,答案 15 N,答案,解析,解得F215 N.,(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N,小球的速度不能超过多大?,答案,解析,解析 由分析可知,小球在最低点时轻绳的张力最大,对小球受力分析如图乙,由牛顿第二定律得,由得:FN600 N. 结合牛顿第三定律可知,她对秋千板的压力约为600 N.,变式6 (2015浙江
12、10月学考8)质量为30 kg的小孩坐在秋千板上,秋千板离系绳子的横梁的距离是2.5 m.小孩的父亲将秋千板从最低点拉起1.25 m高度后由静止释放,小孩沿圆弧运动至最低点时,她对秋千板的压力约为 A.0 B.200 N C.600 N D.1 000 N,答案,解析,解析 秋千板从释放至最低点的过程中,,模型2 轻杆模型,例4 (2017金衢五校期中联考)如图8所示,长为l的轻杆,一端固定一个可视为质点的小球,另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直平面内做圆周运动,小球过最高点的速度为v,下列叙述中不正确的是,图8,答案,解析,模型3 凹形桥与拱形桥模型,例5 一辆汽车匀速率通过一座圆弧形
13、拱形桥后,接着又以相同速率通过一圆弧形凹形桥.设两圆弧半径相等,汽车通过拱形桥桥顶时,对桥面的压力FN1为车重的一半,汽车通过圆弧形凹形桥的最低点时,对桥面的压力为FN2,则FN1与FN2之比为 A.31 B.32 C.13 D.12,答案,解析,解析 汽车过圆弧形桥的最高点(或最低点)时,由重力与桥面对汽车的支持力的合力提供向心力.如图甲所示,汽车过圆弧形拱形桥的最高点时,由牛顿第三定律可知,汽车受桥面对它的支持力与它对桥面的压力大小相等,即FN1FN1 ,同样,如图乙所示,FN2FN2,,由得FN1FN213.,课时作业,1.把一个小球放在光滑的玻璃漏斗中,晃动漏斗,可使小球沿漏斗壁在某一
14、水平面内做匀速圆周运动.如图1所示,关于小球的受力情况,下列说法正确的是 A.重力、漏斗壁的支持力 B.重力、漏斗壁的支持力及向心力 C.重力、漏斗壁的支持力、摩擦力及向心力 D.小球受到的合力为零,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,图1,17,2.如图2所示,手表指针的运动可看成匀速运动,下列说法中正确的是 A.秒针、分针、时针转动周期相同 B.秒针的角速度最大,时针的角速度最小 C.秒针上A、B两点线速度一样大 D.秒针上A、B两点向心加速度一样大,答案,图2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1
15、7,3.某同学用一根结实的细绳,其中一端拴一个小物体,使其在光滑的水平桌面上做圆周运动,体验手拉绳的力,如图3所示.当保持物体质量不变时,下列说法正确的是,答案,图3,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,A.半径不变,减小角速度,拉力将减小 B.半径不变,增大角速度,拉力将减小 C.角速度不变,减小半径,拉力将增大 D.角速度不变,增大半径,拉力将减小,解析 小物体在光滑的水平桌面上做圆周运动时,绳子对小物体的拉力FT提供向心力.由向心力公式FnFTm2R可知,m及R不变,角速度减小,则拉力FT将减小,选项A正确; 同理可知B、C、D错误.
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