高考物理主題一曲線運動與萬有引力定律1.2圓周運動階段總結(jié)學(xué)案粵教版

高考物理主題一曲線運動與萬有引力定律1.2圓周運動階段總結(jié)學(xué)案粵教版高考物理主題一曲線運動與萬有引力定律圓周運動階段總結(jié)學(xué)案粵教版高考物理主題一曲線運動與萬有引力定律圓周運動階段總結(jié)學(xué)案粵教版 本文簡介：圓周運動階段總結(jié)一、圓周運動的動力學(xué)問題解決圓周運動問題的一般步驟：(1)確定做圓周運動的物體為研究對象。明確圓周運動的軌道平面、圓心位置和半徑。(2)對研究對象進(jìn)行受力分析，畫出受力示意圖。運用平行四邊形定則或正交分解法求出外界提供的向心力F。(3)抓住所給的已知條件，是線速度v、角速度、。高考物理主題一曲線運動與萬有引力定律圓周運動階段總結(jié)學(xué)案粵教版圓周運動階段總結(jié)一、圓周運動的動力學(xué)問題解決圓周運動問題的一般步驟：(1)確定做圓周運動的物體為研究對象。明確圓周運動的軌道平面、圓心位置和半徑。(2)對研究對象進(jìn)行受力分析，畫出受力示意圖。運用平行四邊形定則或正交分解法求出外界提供的向心力F。(3)抓住所給的已知條件，是線速度v、角速度、還是周期T，根據(jù)向心力公式Fmm2rmrmv，選擇適當(dāng)形式確定物體所需要的向心力。(4)根據(jù)題意由牛頓第二定律及向心力公式列方程求解。一根長為Lm的輕繩兩端分別固定在一根豎直棒上的A、B兩點，一個質(zhì)量為mkg的光滑小圓環(huán)C套在繩子上，如圖1所示，當(dāng)豎直棒以一定的角速度轉(zhuǎn)動時，圓環(huán)以B為圓心在水平面上做勻速圓周運動(37，sin37，cos37，g10m/s2)，求：圖1(1)此時輕繩上的拉力大小等于多少？(2)豎直棒轉(zhuǎn)動的角速度為多大？解析對圓環(huán)受力分析如圖(1)圓環(huán)在豎直方向所受合外力為零，得Fsinmg，所以F10N，即繩子拉力大小為10N。(2)圓環(huán)C在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，由于圓環(huán)光滑，所以圓環(huán)兩端繩的拉力大小相等。BC段繩水平時，圓環(huán)C做圓周運動的半徑rBC，則有rL，解得rm則FcosFmr2，解得3rad/s。答案(1)10N(2)3rad/s如圖2所示，一根細(xì)線下端拴一個金屬小球P，細(xì)線的上端固定在金屬塊Q上，Q放在帶小孔的水平桌面上。小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動(圓錐擺)。現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動(圖上未畫出)，兩次金屬塊Q都保持在桌面上靜止。則后一種情況與原來相比較，下面的判斷中正確的是()圖2受到桌面的靜摩擦力變大受到桌面的支持力變大C.小球P運動的角速度變小D.小球P運動的周期變大解析金屬塊Q保持在桌面上靜止，對金屬塊和小球研究，豎直方向上沒有加速度，根據(jù)平衡條件得知，Q受到桌面的支持力等于兩個物體的總重力，保持不變，故B錯誤；設(shè)細(xì)線與豎直方向的夾角為，細(xì)線的拉力大小為T，細(xì)線的長度為L。P球做勻速圓周運動時，由重力和細(xì)線的拉力的合力提供向心力，如圖，則有T，mgtanm2Lsin，得角速度，周期T2，現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動時，增大，cos減小，則得到細(xì)線拉力T增大，角速度增大，周期T減小。對Q，由平衡條件知fTsinmgtan，知Q受到桌面的靜摩擦力變大，故A正確，C、D錯誤。答案A二、圓周運動中的臨界問題1.臨界狀態(tài)：當(dāng)物體從某種特性變化為另一種特性時發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)，通常叫做臨界狀態(tài)，出現(xiàn)臨界狀態(tài)時，既可理解為“恰好出現(xiàn)”，也可理解為“恰好不出現(xiàn)”。2.輕繩類：輕繩拴球在豎直面內(nèi)做圓周運動，過最高點時，臨界速度為v，此時F繩0。3.輕桿類(1)小球能過最高點的臨界條件：v0；(2)當(dāng)0v時，F(xiàn)為支持力；(3)當(dāng)v時，F(xiàn)0；(4)當(dāng)v時，F(xiàn)為拉力。4.汽車過拱形橋：如圖3所示，當(dāng)壓力為零時，即Gm0，v，這個速度是汽車能正常過拱形橋的臨界速度。v是汽車安全過橋的條件。圖35.摩擦力提供向心力：如圖4所示，物體隨著水平圓盤一起轉(zhuǎn)動，物體做圓周運動的向心力等于靜摩擦力，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時，物體運動速度也達(dá)到最大，由Fmm得vm，這就是物體以半徑r做圓周運動的臨界速度。圖4如圖5所示，AB是半徑為R的光滑金屬導(dǎo)軌(導(dǎo)軌厚度不計)，a、b為分別沿導(dǎo)軌上、下兩表面做圓周運動的小球(可看做質(zhì)點)，要使小球不脫離導(dǎo)軌，則a、b在導(dǎo)軌最高點的速度va、vb應(yīng)滿足什么條件？圖5解析對a球在最高點，由牛頓第二定律得magNama要使a球不脫離軌道，則Na0由得va對b球在最高點，由牛頓第二定律得mbgNbmb要使b球不脫離軌道，則Nb0由得vb。答案vavb如圖6所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物塊，當(dāng)物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為R時，連接物塊和轉(zhuǎn)軸的繩剛好被拉直(繩中張力為零)，物塊與轉(zhuǎn)盤間最大靜摩擦力是其重力的k倍，求：圖6(1)轉(zhuǎn)盤的角速度為1時繩中的張力大小T1；(2)轉(zhuǎn)盤的角速度為2時繩中的張力大小T2。解析設(shè)角速度為0時繩剛好被拉直且繩中張力為零，則由題意有kmgmr解得0(1)當(dāng)轉(zhuǎn)盤的角速度為1時，有10，物塊所受最大靜摩擦力不足以提供物塊隨轉(zhuǎn)盤做圓周運動所需向心力則kmgT2mr解得T2kmg答案(1)0(2)kmg三、圓周運動與平拋運動結(jié)合的問題如圖7所示，一水平軌道與一豎直半圓軌道相接，半圓軌道半徑為Rm，小球沿水平軌道進(jìn)入半圓軌道，恰能從半圓軌道頂端水平射出(g取10m/s2)。求：圖7(1)小球射出后在水平軌道上的落點與出射點的水平距離；(2)小球落到水平軌道上時的速度大小。解析因為小球恰能從半圓軌道頂端水平射出，則在頂端小球由重力充當(dāng)向心力有mgm所以v04m/s(1)水平射出后小球做平拋運動，則有豎直方向：2Rgt2水平方向：sv0t所以解得sm(2)因為vygt8m/s所以v4m/s答案(1)m(2)4m/s如圖8所示，一個人用一根長1m、只能承受74N拉力的繩子，拴著一個質(zhì)量為1kg的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，已知圓心O離地面h6m。轉(zhuǎn)動中小球在最低點時繩子恰好斷了。(取g10m/s2)。求：圖8(1)繩子斷時小球運動的角速度為多大？(2)繩斷后，小球落地點與拋出點間的水平距離是多少？解析(1)設(shè)繩斷時小球角速度為，由牛頓第二定律得Fmgm2L代入數(shù)據(jù)得8rad/s。(2)繩斷后，小球做