（人教通用版）2020高考物理 第4章 第3講 圓周運(yùn)動(dòng)課件

1、曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 第 四 章 第3講 圓周運(yùn)動(dòng) 1知 識(shí) 梳 理 自 測(cè) 2核 心 考 點(diǎn) 突 破 3階段培優(yōu)微專題 42 年 高 考 模 擬 知識(shí)梳理自測(cè) 1描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量主要有線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速、 向心加速度、向心力等，現(xiàn)比較如下表 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1 描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及其相互關(guān)系描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及其相互關(guān)系 相切 圈數(shù) Hz 方向 2r v 方向 大小 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較 項(xiàng)目項(xiàng)目勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)非勻速圓周運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 性質(zhì)性質(zhì) 是速度大小是速度大小_而方向時(shí)刻而方向時(shí)刻

2、_的變速曲線運(yùn)動(dòng)，是加速的變速曲線運(yùn)動(dòng)，是加速 度大小度大小_、方向、方向_的的 變加速曲線運(yùn)動(dòng)變加速曲線運(yùn)動(dòng) 是速度大小和方向都是速度大小和方向都_的變的變 速曲線運(yùn)動(dòng)，是加速度大小、方向速曲線運(yùn)動(dòng)，是加速度大小、方向 都都_的變加速曲線運(yùn)動(dòng)的變加速曲線運(yùn)動(dòng) 加速加速 度度 方向與速度垂直，即只存在向心加方向與速度垂直，即只存在向心加 速度，沒有切向加速度速度，沒有切向加速度 由于速度大小和方向都變化，所以由于速度大小和方向都變化，所以 不僅存在向心加速度，而且存在切不僅存在向心加速度，而且存在切 向加速度，合加速度的方向不指向向加速度，合加速度的方向不指向 圓心圓心 不變 變化 不變變化

3、變化 變化 1定義：做_的物體，在所受合外力突然消失或不足以提 供圓周運(yùn)動(dòng)所需_的情況下，所做的逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。 2本質(zhì)：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的_，總有沿著圓 周_飛出去的傾向。 3受力特點(diǎn) 當(dāng)Fnm2r時(shí)，物體做_運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)Fn0時(shí)，物體沿_方向飛出。 當(dāng)Fnm2r時(shí)，物體將逐漸靠近圓心，做近心運(yùn)動(dòng)。 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)3 離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng) 向心力 慣性 切線方向 圓周 切線 遠(yuǎn)離 答案(1)圓盤上的物體是靜摩擦力提供向心力，漏斗內(nèi)壁的物 體由重力和支持力的合力提供向心力。 (2)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和漏斗內(nèi)壁的傾角。 思維診斷： (1)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，一定受到向心力的作用，

4、所以分析做圓周 運(yùn)動(dòng)物體的受力，除了分析其受到的其他力，還必須指出它受到向 心力的作用。() (2)一物體以4m/s的線速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為2s，則速度變 化率的大小為4m/s2。() (3)在絕對(duì)光滑的水平路面上汽車可以轉(zhuǎn)彎。() (4)火車轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的數(shù)值時(shí)，內(nèi)軌受到的壓力會(huì)增大。( ) (5)飛機(jī)在空中沿半徑為R的水平圓周盤旋時(shí)，飛機(jī)機(jī)翼一定處于傾 斜狀態(tài)。() 1(2018浙江臺(tái)州質(zhì)檢)一汽車輪胎豎放于水平地面上，O為其中 心，A為輪胎與地面的接觸點(diǎn)，現(xiàn)使其在地面上向右滾動(dòng)。某一時(shí) 刻地面上的觀察者看來，關(guān)于輪箍最大圓周上的B、C兩點(diǎn)的說法正 確的是() AB點(diǎn)的線速度比A

5、點(diǎn)的大 BB點(diǎn)的角速度比A點(diǎn)的小 CB、C兩點(diǎn)均繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng) DB、C兩點(diǎn)線速度大小相等 A 解析以地面上的觀察者為參考系，輪胎與地面的接觸點(diǎn)是靜止 的，速度為零，即A點(diǎn)的速度為零。設(shè)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，輪 胎半徑為R，不考慮車輪與地面間的相對(duì)滑動(dòng)，相對(duì)于地面，O點(diǎn)的 速度為R，車輪邊緣B點(diǎn)的速度大小等于O點(diǎn)的速度大小與B點(diǎn)相對(duì)O 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度大小之和，即vB2R，故A正確，C錯(cuò)誤；B、A兩點(diǎn) 相對(duì)于O點(diǎn)的角速度相同，故B錯(cuò)誤；同理由以上分析可知B點(diǎn)的速 度大于C點(diǎn)的速度，故D錯(cuò)誤。 2A、B兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在相等時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng) 之比sAsB43，轉(zhuǎn)過的圓心角之比AB32，則

6、下列說 法中正確的是() A它們的線速度之比vAvB43 B它們的角速度之比AB23 C它們的周期之比TATB32 D它們的向心加速度之比aAaB32 A 3(2018北京東城區(qū)模擬)如圖所示為“感受向心力”的實(shí)驗(yàn)，一 根輕繩的一端拴著一個(gè)小球，在光滑桌面上掄動(dòng)細(xì)繩，使小球做圓 周運(yùn)動(dòng)，通過拉力來感受向心力。下列說法正確的是() A只減小旋轉(zhuǎn)角速度，拉力增大 B只增大旋轉(zhuǎn)速度，拉力減小 C只更換一個(gè)質(zhì)量較大的小球，拉力增大 D突然松開繩子，小球仍做曲線運(yùn)動(dòng) C 核心考點(diǎn)突破 常見的三種傳動(dòng)方式及特點(diǎn) 1皮帶傳動(dòng)：如圖甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)， 兩輪邊緣線速度大小相等，即vAvB。

7、 圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 考點(diǎn)一考點(diǎn)一 如圖所示，輪O1、O3固定在同一轉(zhuǎn)軸上，輪 O1、O2用皮帶連接且不打滑。在O1、O2、O3三個(gè)輪的邊緣各取一點(diǎn)A、 B、C，已知三個(gè)輪的半徑之比r1r2r3211，求： (1)A、B、C三點(diǎn)的線速度大小之比vAvBvC； (2)A、B、C三點(diǎn)的角速度之比ABC； (3)A、B、C三點(diǎn)的向心加速度大小之比aAaBaC。 例例 1 解題導(dǎo)思：(1)A、B兩點(diǎn)線速度的大小有什么關(guān)系？ (2)A、C兩點(diǎn)什么物理量相等？ 答案(1)相等(2)角速度 (2018陜西安康二模)(多選)自行車運(yùn)動(dòng)是治療帕金森病有效且 經(jīng)濟(jì)的方法，對(duì)提高患者的總體

8、健康狀況、改善平衡能力和協(xié)調(diào)能 力、緩解焦慮和抑郁等都有重要作用。如圖所示是某自行車的部分 傳動(dòng)裝置，其大齒輪、小齒輪、后輪的半徑分別為R1、R2、R3，A、 B、C分別是三個(gè)輪子邊緣上的點(diǎn)，當(dāng)三個(gè)輪子在大齒輪的帶動(dòng)下一 起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是() 類題演練 1 BD 圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)分析圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)分析 考點(diǎn)二考點(diǎn)二 (2018河北石家莊質(zhì)檢)(多選)如圖所示，兩個(gè)質(zhì) 量均為m的小球A、B套在半徑為R的圓環(huán)上，圓環(huán)可繞豎直方向的直 徑轉(zhuǎn)動(dòng)，兩小球隨圓環(huán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)圓環(huán)靜止。已知OA與豎直方 向的夾角53，OA與OB垂直，小球B與圓環(huán)間恰好沒有摩擦力， 重力加速度為g，sin5

9、30.8，cos530.6。下列說法正確的 是() 例例 2 AD (2018陜西西安長(zhǎng)安區(qū)二模)如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿，一端固定 在水平轉(zhuǎn)軸O上，另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球。現(xiàn)讓桿繞轉(zhuǎn)軸O 在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，重力加速度為g。某時(shí)刻桿 對(duì)球的作用力方向恰好與桿垂直，則此時(shí)桿與水平面的夾角滿足 () 類題演練 2 A 在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)至軌道最高點(diǎn)時(shí)的受力情況 可分為兩類：一是無(wú)支撐類，如輕繩和單軌道模型；二是有支撐類， 如輕桿和雙軌道模型。對(duì)此見下表： 豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的“輕繩輕繩”和和“輕桿輕桿”模型模型考點(diǎn)三考點(diǎn)三 (2018黑龍江哈師大附

10、中月考)如圖所示，半 徑為R的豎直光滑圓軌道內(nèi)側(cè)底部靜止著一個(gè)光滑小球，現(xiàn)給小球 一個(gè)沖擊，使其在瞬間得到一個(gè)水平初速度v0，若v0大小不同，則 小球能夠上升的最大高度(距離底部)也不同。下列說法中不正確的 是() 例例 3 C (2018廣東揭陽(yáng)一中月考)(多選)如圖所示，將長(zhǎng)為3L的輕桿穿 過光滑水平轉(zhuǎn)軸O，兩端分別固定質(zhì)量為2m的球A和質(zhì)量為3m的球B， A到O的距離為L(zhǎng)。現(xiàn)使桿在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)， 球B恰好對(duì)桿無(wú)作用力，兩球均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g。則球 B在最高點(diǎn)時(shí)，下列說法正確的是() 類題演練 3 BD 階段培優(yōu)微專題 圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界值問題 1有些題目中

11、有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼，明顯表 明過程中存在著臨界點(diǎn)。 2若題目中有“取值范圍”、“多長(zhǎng)時(shí)間”、“多大距離”等詞 語(yǔ)，表明過程中存在著“起止點(diǎn)”，而這些起止點(diǎn)往往就是臨界點(diǎn)。 3若題目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼， 表明過程中存在著極值，這些極值點(diǎn)也往往是臨界點(diǎn)。 4常見類型 (1)繩的拉力達(dá)到最大或?yàn)榱恪?(2)物體開始滑動(dòng)時(shí)靜摩擦力達(dá)到最大。 (3)物體脫離接觸面時(shí)壓力為零。 5解題關(guān)鍵：分析臨界狀態(tài)的受力，列出臨界條件下的牛頓第二 定律方程。 (2018安徽皖南八校聯(lián)考)如圖所示，水平光滑圓 盤中心有一個(gè)光滑小孔O，一根細(xì)線穿過小孔，一端連接盤面上可 視

12、為質(zhì)點(diǎn)的物塊A，一端懸掛小球B。給物塊A一個(gè)垂直于OA方向、 大小為2m/s的水平初速度，結(jié)果物塊A恰好能在盤面上做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)。盤面的半徑為0.5m，盤面離地面的高度為5m，已知物塊與小 球的質(zhì)量相等，不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小g取10m/s2，求： (1)OA間的距離； (2)某時(shí)刻剪斷細(xì)線，則剪斷細(xì)線后，物塊經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落地？落地 時(shí)的速度是多大？ 例例 4 (3)若換一個(gè)表面粗糙的圓盤，物塊A與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6， 物塊A與盤面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，保持OA間的距離 為(1)問中的距離，要使物塊A不滑動(dòng)，物塊隨圓盤一起做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)的角速度應(yīng)在什么范圍？ (201

13、8湖北華師一附中等八校聯(lián)考)如圖所示，兩個(gè)由相同材料 制成的水平摩擦輪A和B，兩輪半徑關(guān)系為RA2RB，A為主動(dòng)輪。當(dāng)A 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在A輪邊緣處放置的小木塊恰能相對(duì)靜止在A輪的邊緣 上，若將小木塊放在B輪上使其靜止，木塊離B輪軸的最大距離為( ) 類題演練 4 B 2年高考模擬 1(2018江蘇單科，6)(多選)火車以60m/s的速率轉(zhuǎn)過一段彎道， 某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過了約10。在此 10s時(shí)間內(nèi)，火車() A運(yùn)動(dòng)路程為600m B加速度為零 C角速度約為1rad/s D轉(zhuǎn)彎半徑約為3.4km AD 2(2017全國(guó)卷)如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半 圓的

14、直徑與地面垂直，一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道，并 從軌道上端水平飛出，小物塊落地點(diǎn)到軌道下端的距離與軌道半徑 有關(guān)，此距離最大時(shí)對(duì)應(yīng)的軌道半徑為(重力加速度為g)()B 3(2017江蘇卷)如圖所示，一小物塊被夾子夾緊，夾子通過輕繩 懸掛在小環(huán)上，小環(huán)套在水平光滑細(xì)桿上，物塊質(zhì)量為M，到小環(huán) 的距離為L(zhǎng)，其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為F。小環(huán)和物塊 以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止，物塊向 上擺動(dòng)。整個(gè)過程中，物塊在夾子中沒有滑動(dòng)。小環(huán)和夾子的質(zhì)量 均不計(jì)，重力加速度為g。下列說法正確的是() D 4(2018廣東廣州調(diào)研)如圖所示為火車在轉(zhuǎn)彎處時(shí)車輪部分的截 面示意圖，軌道的外軌高于內(nèi)軌。某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛的速度為v， 當(dāng)火車通過此彎道時(shí)，下列判斷正確的是() A若速度大于v，則火車輪緣擠壓內(nèi)軌 B若速度大于v，則火車輪緣擠壓外軌 C若速度大于v，則火車所需向心力由外軌輪緣擠壓產(chǎn)生 D若速度小于v，則火車所需向心力由內(nèi)軌輪緣擠壓產(chǎn)生 B 解析當(dāng)火車以