2013高三物理一輪復(fù)習教學案(9)圓周運動.doc

商河弘德中學高三物理組內(nèi)部資料2013高三物理一輪復(fù)習教學案（9）圓周運動2013高三物理一輪復(fù)習教學案（9）圓周運動編輯：孟祥濤【考情分析】 考試大綱 大綱解讀勻速圓周運動 角速度 線速度 向心加速度 勻速圓周運動的向心力 在高考中勻速圓周運動及其相關(guān)物理量的考查題型豐富，有選擇題、計算題等，難度一般在中中等偏上層次，豎直面上的圓周運動問題可以綜合其他力學、電場、磁場等知識點，未來高考以此來命題的頻率會更高，尤其是理論聯(lián)系實際的情景題，再現(xiàn)率將會更高【考點知識梳理】一、描述圓周運動的物理量基礎(chǔ)導(dǎo)引甲、乙兩物體都在做勻速圓周運動，以下各種情況下哪個物體的向心加速度比較大？A它們的線速度相等，乙的半徑小B它們的周期相等，甲的半徑大C它們的角速度相等，乙的線速度小D它們的線速度相等，在相同時間內(nèi)甲與圓心的連線掃過的角度比乙的大知識梳理描述圓周運動的物理量有線速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速、向心加速度、向心力等，現(xiàn)比較如下表.物理量物理意義定義和公式方向和單位線速度描述物體做圓周運動的_物體沿圓周通過的弧長與所用時間的比值，v_方向：沿圓弧切線方向單位：m/s角速度描述物體與圓心連線掃過角度的_運動物體與圓心連線掃過的角的弧度數(shù)與所用時間的比值，_單位：rad/s周期和轉(zhuǎn)速描述物體做圓周運動的_周期T：物體沿圓周運動一周所用的時間轉(zhuǎn)速n：物體單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)周期單位：s轉(zhuǎn)速單位：r/s或r/min向心加速度描述線速度方向變化的_an_方向：總是沿半徑指向圓心，與線速度方向垂直單位：m/s2相互關(guān)系vrr2rfanr2v42f2r：線速度和角速度的物理意義有什么不同？二、向心力基礎(chǔ)導(dǎo)引分析圖1中物體A、B、C的受力情況，說明這些物體做圓周運動時向心力的來源，并寫出動力學方程圖1知識梳理1作用效果：產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的_，不改變速度的_2大?。篎m_mmv42mf2r3方向：總是沿半徑方向指向_，時刻在改變，即向心力是一個變力4來源：向心力可以由一個力提供，也可以由幾個力的_提供，還可以由一個力的_提供 ：向心力是按效果還是按性質(zhì)命名的力？可以在受力分析時加一個向心力嗎？三、圓周運動、向心運動和離心運動基礎(chǔ)導(dǎo)引1關(guān)于勻速圓周運動的下列說法正確的是 ()A勻速圓周運動是一種勻速運動B勻速圓周運動是一種勻變速運動C勻速圓周運動是一種變加速運動D物體做圓周運動時其向心力不改變線速度的大小2物體做勻速圓周運動時，如果向心力突然消失，則下列說法正確的是 ()A物體將繼續(xù)在原來的圓周上運動B物體將沿著圓周的切線方向飛出去C物體將沿著切線和圓周之間的某一條曲線向遠離圓心的方向運動D以上說法均不對3如圖2所示，游樂場的旋轉(zhuǎn)飛椅非常刺激有趣隨著旋轉(zhuǎn)速度越來越快，飛椅會逐漸遠離圓柱你能講出其中的道理嗎？知識梳理1勻速圓周運動與非勻速圓周運動兩種運動具體比較見下表.項目勻速圓周運動非勻速圓周運動定義線速度的大小_的圓周運動線速度的大小_的圓周運動運動特點F向、a向、v均大小不變，方向變化，不變F向、a向、v大小和方向均發(fā)生變化，發(fā)生變化向心力F向F合由F合沿半徑方向的分力提供2離心運動(1)本質(zhì)：做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著_飛出去的傾向(2)受力特點(如圖3所示)當F_時，物體做勻速圓周運動；當F0時，物體沿_飛出；當Fmr2時，物體逐漸向_靠近，做_運動：1.物體做離心運動是因為受到離心力的緣故嗎？2物體做離心運動時是沿半徑方向遠離圓心嗎？【典型例題】考點一圓周運動中的運動學問題分析例1 如圖4所示裝置中，A、B、C三個輪的半徑分別為r、2r、4r，b點到圓心的距離為r，求圖中a、b、c、d各點的線速度之比、角速度之比、加速度之比圖4考點二生活中的圓周運動例2鐵路彎道的轉(zhuǎn)彎半徑為R，內(nèi)、外軌的高度差為h，兩軌的寬度為L.若要使質(zhì)量為M的火車安全通過此彎道，火車的限制速度v0為多大？例3假設(shè)一輛質(zhì)量m2.0 t的小轎車，駛過半徑R90 m的一段圓弧形橋面，重力加速度g10 m/s2.求：(1)若橋面為凹形，汽車以20 m/s的速度通過橋面最低點時，對橋面壓力是多大？(2)若橋面為凸形，汽車以10 m/s的速度通過橋面最高點時，對橋面壓力是多大？(3)汽車以多大速度通過凸形橋面頂點時，對橋面剛好沒有壓力？考點三豎直面內(nèi)圓周運動的臨界問題分析圖3例4如圖3所示，斜軌道與半徑為R的半圓軌道平滑連接，點A與半圓軌道最高點C等高，B為軌道的最低點現(xiàn)讓小滑塊(可 視為質(zhì)點)從A點開始以速度v0沿斜面向下運動，不計一切摩擦，關(guān)于滑塊運動情況的分析，正確的是 ()A若v00，小滑塊恰能通過C點，且離開C點后做自由落體運動B若v00，小滑塊恰能通過C點，且離開C點后做平拋運動C若v0，小滑塊恰能到達C點，且離開C點后做自由落體運動D若v0，小滑塊恰能到達C點，且離開C點后做平拋運動例5如圖4所示，輕桿的一端有一個小球，另一端有光滑的固定軸O. 現(xiàn)給球一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，不計空氣阻力，用F表示球到達最高點時桿對小球的作用力，則F ()圖4A一定是拉力B一定是推力C一定等于零D可能是拉力，可能是推力，也可能等于零【課堂練習】1做勻速圓周運動的物體，10 s內(nèi)沿半徑為20 m的圓周運動100 m，則物體做勻速圓周運動的線速度大小為_ m/s，角速度大小為_ rad/s，周期為_ s，轉(zhuǎn)速為_ r/s。2甲、乙兩個物體都做勻速圓周運動，其質(zhì)量之比為12，轉(zhuǎn)動半徑之比為12，在相同的時間里甲轉(zhuǎn)過60，乙轉(zhuǎn)過45，則它們的向心力之比為 ()A14B23C49 D9163下列關(guān)于向心力的說法中，正確的是 ()A物體由于做圓周運動而產(chǎn)生了一個向心力B做勻速圓周運動的物體，其向心力為其所受的合外力C做勻速圓周運動的物體，其向心力不變D向心加速度決定向心力的大小4如圖431所示，線段OA2AB，A、B兩球質(zhì)量相等。當它們繞O點在光滑的水平桌面上以相同的角速度轉(zhuǎn)動時，兩線段OA與AB的拉力之比為多少？ 5下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法正確的是 ()A當物體所受的離心力大于向心力時產(chǎn)生離心現(xiàn)象B做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失后，物體將做背離圓心的圓周運動C做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失后，物體將沿切線做直線運動D做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失后，物體將做曲線運動6.(2012重慶模擬)如圖439所示，半徑為R、內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置，兩個質(zhì)量均為m的小球A、B以不同的速度進入管內(nèi)。A通過最高點C時，對管壁上部壓力為3mg，B通過最高點C時，對管壁下部壓力為0.75mg，求A、B兩球落地點間的距離。2013高三物理一輪復(fù)習教學案（9）圓周運動答案編輯：孟祥濤基礎(chǔ)再現(xiàn)一、基礎(chǔ)導(dǎo)引A甲、乙線速度相等時，利用an，半徑小的向心加速度大，所以乙的向心加速度大B甲、乙周期相等時，利用anr，半徑大的向心加速度大，所以甲的向心加速度大C甲、乙角速度相等時，利用anv，線速度大的向心加速度大，所以乙的向心加速度小D甲、乙線速度相等時，利用anv，角速度大的向心加速度大由于在相等時間內(nèi)甲與圓心的連線掃過的角度比乙大，所以甲的角速度大，甲的向心加速度大知識梳理快慢快慢快慢快慢思考：線速度是描述物體做圓周運動快慢的物理量，而角速度是描述物體做圓周轉(zhuǎn)動快慢的物理量二者僅一字之差，運動快慢與轉(zhuǎn)動快慢不一樣運動快慢是指物體做圓周運動通過弧長的快慢，轉(zhuǎn)動快慢是指物體與圓心連線掃過角度的快慢二、基礎(chǔ)導(dǎo)引(1)，F(xiàn)f為向心力，F(xiàn)fm2l(2)，F(xiàn)N為向心力，F(xiàn)Nm(3)，F(xiàn)T與G的合力或FT在水平方向的分力提供向心力Gtan m()2lsin 知識梳理1.方向大小2.m2r3.圓心4.合力分力思考：向心力是效果力，受力分析時，不可在物體的相互作用力以外再添加一個向心力三、基礎(chǔ)導(dǎo)引1.CD2.B3. 每個飛椅受力如圖所示，向心力為Fmgtan ，當旋轉(zhuǎn)速度越來越大時，所 需向心力Fmv2/r越來越大，所以角越來越大，即飛椅會遠離圓柱知識梳理1.不變不斷變化2.(1)圓周切線方向(2)mr2切線方向mr2圓心向心思考：1.物體做離心運動不是物體受到所謂離心力作用，而是物體慣性的表現(xiàn)2物體做離心運動時，并非沿半徑方向飛出，而是運動半徑越來越大，沿切線方向飛出例1見解析解析vavc，而vbvcvd124，所以vavbvcvd2124；ab21，而bcd，所以abcd2111；再利用av，可得aaabacad4124.例2例3(1)2.89104 N(2)1.78104 N(3)30 m/s例4D例5D當堂練習：1解析：依據(jù)線速度的定義式vt(s)可得vt(s)10(100) m/s10 m/s。依據(jù)vr可得r(v)20(10) rad/s0.5 rad/s。由T(2)可知2答案：C3解析：物體做圓周運動是因為受到力的方向與速度方向垂直的原因，A、D錯。做勻速圓周運動的物體，向心力始終指向圓心，方向不斷改變，C錯。向心力是效果力，是合外力，B對。答案：B