高考物理一輪復習 第4章 曲線運動 萬有引力定律 第3課時 圓周運動課件.ppt

第3課時圓周運動 考點一圓周運動中的運動學分析 例1 多選 2016 太原模擬 如圖所示為皮帶傳動裝置 右輪的半徑為r a是它邊緣上的一點 左側是一輪軸 大輪的半徑是4r 小輪的半徑是2r b點在小輪上 到小輪中心的距離為r c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上 若在傳動過程中皮帶不打滑 則 a a點和b點的線速度大小相等b a點和b點的角速度大小相等c a點和c點的線速度大小相等d a點和d點的向心加速度大小相等 1 高中階段所接觸的傳動主要有 皮帶傳動 同軸傳動 齒輪傳動 摩擦傳動 2 傳動裝置的特點 同軸傳動 固定在一起共軸轉動的物體上各點角速度相同 皮帶傳動 齒輪傳動和摩擦傳動 皮帶 或齒輪 傳動和不打滑的摩擦傳動的兩輪邊緣上各點線速度大小相等 規(guī)律總結 1 2016 衡水模擬 如圖所示 輪o1 o3固定在同一轉軸上 輪o1 o2用皮帶連接且不打滑 在o1 o2 o3三個輪的邊緣各取一點a b c 已知三個輪的半徑之比r1 r2 r3 2 1 1 求 1 a b c三點的線速度大小之比va vb vc 2 a b c三點的角速度之比 a b c 3 a b c三點的向心加速度大小之比aa ab ac 解析 1 令va v 由于皮帶轉動時不打滑 所以vb v 因 a c 由公式v r知 當角速度一定時 線速度跟半徑成正比 故vc v 所以va vb vc 2 2 1 2 令 a 由于共軸轉動 所以 c 因va vb 由公式 知 當線速度一定時 角速度跟半徑成反比 故 b 2 所以 a b c 1 2 1 考點二圓周運動的動力學分析 1 向心力的來源 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 也可以是幾個力的合力或某個力的分力 因此在受力分析中要避免再另外添加一個向心力 2 向心力的確定 1 確定圓周運動的軌道所在的平面 確定圓心的位置 2 分析物體的受力情況 找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力就是向心力 例2 2015 銀川模擬 某游樂場有一種叫 空中飛椅 的游樂設施 其基本裝置是將繩子上端固定在轉盤的邊緣上 繩子下端連接座椅 人坐在座椅上隨轉盤旋轉而在空中飛旋 若將人和座椅看作一個質點 則可簡化為如圖所示的物理模型 其中p為處于水平面內的轉盤 可繞豎直轉軸oo 轉動 設繩長l 10m 質點的質量m 60kg 轉盤靜止時質點與轉軸之間的距離d 4m 轉盤逐漸加速轉動 經過一段時間后質點與轉盤一起做勻速圓周運動 此時繩與豎直方向的夾角 37 不計空氣阻力及繩重 繩不可伸長 sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 求質點與轉盤一起做勻速圓周運動時轉盤的角速度及繩的拉力 方法總結 解決圓周運動問題的主要步驟 審清題意 確定研究對象 分析物體的運動情況 即物體的線速度 角速度 周期 軌道平面 圓心 半徑等 分析物體的受力情況 畫出受力示意圖 確定向心力的來源 根據牛頓運動定律及向心力公式列方程 2 多選 2016 臨川模擬 表演雜技 飛車走壁 的演員騎著摩托車飛駛在光滑的圓臺形筒壁上 筒的軸線垂直于水平面 筒固定不動 演員和摩托車的總質量為m 先后在a b兩處緊貼著內壁分別在圖中虛線所示的水平面內做勻速圓周運動 則 a a處的線速度大于b處的線速度b a處的角速度小于b處的角速度c a處對筒的壓力大于b處對筒的壓力d a處的向心力等于b處的向心力 解析 第一步確定研究對象 研究對象為演員和摩托車 看成一個系統(tǒng) 第二步確定運動情況 其軌道平面均是水平的 其軌道的圓心均在筒的軸線上 其向心力均在各自的水平軌道平面內指向各自圓心 第三步受力分析 系統(tǒng)在a b處的受力如圖所示 第四步列方程 由于系統(tǒng)的向心力都來自重力mg和支持力fn的合力f合 或支持力fn在指向圓心方向的分力 由圖得f合 mgtan fa向心 fb向心 mgtan 考點三豎直面內的圓周運動 1 在豎直平面內做圓周運動的物體 按運動到軌道最高點時的受力情況可分為兩類 一是無支撐 如球與繩連接 沿內軌道運動的過山車等 稱為 繩 環(huán) 約束模型 二是有支撐 如球與桿連接 在彎管內的運動等 稱為 桿 管 約束模型 2 繩 桿模型涉及的臨界問題 例3 2015 南陽模擬 如圖所示 質量為m的小球置于正方體的光滑盒子中 盒子的邊長略大于球的直徑 某同學拿著該盒子在豎直平面內做半徑為r的勻速圓周運動 已知重力加速度為g 空氣阻力不計 則 3 2016 丹東模擬 如圖所示 一質量為m的光滑大圓環(huán) 用一細輕桿固定在豎直平面內 套在大環(huán)上質量為m的小環(huán) 可視為質點 從大環(huán)的最高處由靜止滑下 重力加速度大小為g 當小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時 大環(huán)對輕桿拉力的大小為 a mg 5mgb mg mgc mg 5mgd mg 10mg 用極限法分析圓周運動的臨界問題1 有些題目中有 剛好 恰好 正好 等字眼 明顯表明題述的過程中存在著臨界點 2 若題目中有 取值范圍 多長時間 多大距離 等詞語 表明題述的過程中存在著 起止點 而這些起止點往往就是臨界狀態(tài) 3 若題目中有 最大 最小 至多 至少 等字眼 表明題述的過程中存在著極值 這些極值點也往往是臨界狀態(tài) 方法技巧思維提升 典例 如圖所示 一傾斜的勻質圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度 轉動 盤面上離轉軸距離2 5m