高三物理第一輪要點(diǎn)主題復(fù)習(xí)—圓周運(yùn)動

1、高三物理第一輪要點(diǎn)主題復(fù)習(xí)圓周運(yùn)動萬有引力萬有引力第四章第四章第一部分同步復(fù)習(xí)講練第一部分同步復(fù)習(xí)講練第第3講圓講圓 周周 運(yùn)運(yùn) 動動第四章第四章考考 點(diǎn)點(diǎn) 體體 驗(yàn)驗(yàn)題題 型型 突突 破破學(xué)科特色素養(yǎng)學(xué)科特色素養(yǎng)課課 時(shí)時(shí) 作作 業(yè)業(yè)2341考考 點(diǎn)點(diǎn) 體體 驗(yàn)驗(yàn)描述圓周運(yùn)動的幾個(gè)物理量描述圓周運(yùn)動的幾個(gè)物理量 AA、B兩點(diǎn)的角速度大小相等 BB、C兩點(diǎn)的線速度大小相等 CA、B兩點(diǎn)的向心加速度大小之比等于它們所在圓周的半徑之比 DB、C兩點(diǎn)的向心加速度大小之比等于它們所在圓周的半徑之比 答案D切線切線 時(shí)間時(shí)間 基礎(chǔ)自測 2.如圖所示，長為L的細(xì)繩一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球。給小球

2、一個(gè)合適的初速度，小球便可在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為。下列說法中正確的是() A小球受重力、繩的拉力和向心力作用 B小球做圓周運(yùn)動的半徑為L C越大，小球運(yùn)動的速度越大 D越大，小球運(yùn)動的周期越大 答案C向心力的特點(diǎn)及其計(jì)算向心力的特點(diǎn)及其計(jì)算m2r 歸納領(lǐng)悟 1向心力的作用效果：產(chǎn)生向心加速度以不斷改變物體的線速度方向，維持物體做圓周運(yùn)動。 2向心力的來源 向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力，總之，只要達(dá)到維持物體做圓周運(yùn)動效果的力，就是向心力。向心力是按力的作用效果來命名的。對各種情況下向心力的來源應(yīng)明確。

3、 如：水平圓盤上跟隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動的物體如圖(a)和水平地面上勻速轉(zhuǎn)彎的汽車，其摩擦力是向心力；圓錐擺如圖(b)和以規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎的火車，向心力是重力與彈力的合力。 3圓周運(yùn)動中向心力的分析 (1)勻速圓周運(yùn)動：物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)受到的外力的合力就是向心力，向心力大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心，這是物體做勻速圓周運(yùn)動的條件。 (2)變速圓周運(yùn)動：在變速圓周運(yùn)動中，合外力不僅大小隨時(shí)間改變，其方向也不沿半徑指向圓心。合外力沿半徑方向的分力(或所有外力沿半徑方向的分力的矢量和)提供向心力，使物體產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，合外力沿軌道切線方向的分力，使物體產(chǎn)生切向加速度，改變速度

4、的大小。 基礎(chǔ)自測 3.在離心澆鑄裝置中，電動機(jī)帶動兩個(gè)支承輪同向轉(zhuǎn)動，管狀模型放在這兩個(gè)輪上靠摩擦轉(zhuǎn)動，如圖所示，鐵水注入之后，由于離心作用，鐵水緊緊靠在模型的內(nèi)壁上，從而可得到密實(shí)的鑄件，澆鑄時(shí)轉(zhuǎn)速不能過低，否則，鐵水會脫離模型內(nèi)壁，產(chǎn)生次品。已知管狀模型內(nèi)壁半徑R，則管狀模型轉(zhuǎn)動的最低角速度為()離心現(xiàn)象及其應(yīng)用離心現(xiàn)象及其應(yīng)用 答案A 考點(diǎn)梳理 1定義 做勻速圓周運(yùn)動的物體，在合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動所需的向心力的情況下，就做逐漸_圓心的運(yùn)動，叫做離心運(yùn)動。 2離心運(yùn)動的應(yīng)用和危害 利用離心運(yùn)動制成離心機(jī)械，如：離心干燥器、洗衣機(jī)的脫水筒等。 汽車、火車轉(zhuǎn)彎處，為防止離心運(yùn)

5、動造成的危害，一是限定汽車和火車的轉(zhuǎn)彎速度不能太_；二是把路面筑成外高內(nèi)低的斜坡以_向心力。遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離大大增大增大題題 型型 突突 破破 命題規(guī)律同軸轉(zhuǎn)動或皮帶傳動過程中，確定線速度、角速度、向心加速度之間的關(guān)系。對描述勻速圓周運(yùn)動的各物理量的理解對描述勻速圓周運(yùn)動的各物理量的理解 某種變速自行車，有六個(gè)飛輪和三個(gè)鏈輪，如圖所示，鏈輪和飛輪的齒數(shù)如下表所示，前、后輪直徑約為660mm，人騎該車行進(jìn)速度為4m/s時(shí)，腳踩踏板做勻速圓周運(yùn)動的角速度最小值約為() 名稱名稱鏈輪鏈輪飛輪飛輪齒數(shù)齒數(shù)N/個(gè)個(gè)483828151618212428A1.9rad/sB3.8rad/sC6.5rad/sD7.1

6、rad/s 答案B 總結(jié)評述皮帶傳動、齒輪傳動裝置，兩輪邊緣各點(diǎn)的線速度大小相等，根據(jù)vr、av2/r即可討論兩輪的角速度和邊緣的向心加速度的關(guān)系。在同一輪上，各點(diǎn)的角速度相同，根據(jù)vr、a2r即可討論輪上各點(diǎn)的線速度和向心加速度的關(guān)系。 變速自行車靠變換齒輪組合來改變行駛速度。如圖所示是某一變速車齒輪轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)示意圖，圖中A輪有48齒，B輪有42齒，C輪有18齒，D輪有12齒，則() A該車可變換兩種不同擋位 B該車可變換四種不同擋位 C當(dāng)A輪與D輪組合時(shí)，兩輪的角速度之比A D1 4 D當(dāng)A輪與D輪組合時(shí)，兩輪的角速度之比A D4 1 答案BC 命題規(guī)律物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，確定軌道

7、平面，確定圓心位置，確定向心力的方向，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律，求向心力或向心加速度、線速度、角速度。水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動 “飛車走壁”雜技表演比較受青少年的喜愛，這項(xiàng)運(yùn)動由雜技演員駕駛摩托車，簡化后的模型如圖所示，表演者沿表演臺的側(cè)壁做勻速圓周運(yùn)動。若表演時(shí)雜技演員和摩托車的總質(zhì)量不變，摩托車與側(cè)壁間沿側(cè)壁傾斜方向的摩擦力恰好為零，軌道平面離地面的高度為H，側(cè)壁傾斜角度不變，則下列說法中正確的是() A摩托車做圓周運(yùn)動的H越高，向心力越大 B摩托車做圓周運(yùn)動的H越高，線速度越大 C摩托車做圓周運(yùn)動的H越高，向心力做功越多 D摩托車對側(cè)壁的壓力隨高度H變大而減小 答案B 如圖所示，

8、某電視臺推出了一款?yuàn)蕵逢J關(guān)節(jié)目，選手最容易失敗落水的地方是第四關(guān)“瘋狂轉(zhuǎn)盤”和第五關(guān)“高空滑索”。根據(jù)所學(xué)物理知識，下列選項(xiàng)中表述正確的是() A選手進(jìn)入轉(zhuǎn)盤后，在轉(zhuǎn)盤中間比較安全 B選手進(jìn)入轉(zhuǎn)盤后，在轉(zhuǎn)盤邊緣比較安全 C質(zhì)量越大的選手，越不容易落水 D選手從最后一個(gè)轉(zhuǎn)盤的邊緣起跳去抓滑索時(shí)，起跳方向應(yīng)正對懸索 答案A 解析根據(jù)向心力Fn4m2n2r，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速不變的情況下，半徑越大，需要的向心力越大，而質(zhì)量一定的選手最大靜摩擦力是確定的，所以在轉(zhuǎn)盤中間比較安全，A正確、B錯(cuò)誤。選手質(zhì)量越大，最大靜摩擦力越大，需要的向心力也大，是否容易落水，和選手質(zhì)量無關(guān)，C錯(cuò)誤。選手從轉(zhuǎn)盤的邊緣起跳時(shí)，有一

9、個(gè)與轉(zhuǎn)盤邊緣線速度一樣的分速度，所以選手起跳方向不應(yīng)正對懸索。D錯(cuò)誤。 命題規(guī)律(1)根據(jù)物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的臨界條件，確定物體在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)的速度大小或物體受力情況。 (2)根據(jù)物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的速度，由牛頓運(yùn)動定律確定物體所受合力或物體所受的壓力或拉力。豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動 解析因?yàn)橥鮼喥嚼蠋熢谶\(yùn)行的“天宮一號”內(nèi)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，小球處于完全失重狀態(tài)，而把該裝置帶回地球表面時(shí)，由于重力作用，小球不可能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，A錯(cuò)誤、B正確；若在最低點(diǎn)給小球的初速度比較大，小球可能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動，C正確、D錯(cuò)誤。 答案BC 命題規(guī)律生活中的圓周

10、運(yùn)動隨處可見，和分析一般圓周運(yùn)動類似，對物體正確的受力分析，確定向心力、軌跡圓是求解的關(guān)鍵。圓周運(yùn)動的實(shí)際應(yīng)用圓周運(yùn)動的實(shí)際應(yīng)用 鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是由地形決定的。彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計(jì)不僅與r有關(guān)，還取決于火車在彎道處的行駛速率。下面表格中是鐵路設(shè)計(jì)人員技術(shù)手冊中彎道半徑r及與之對應(yīng)的內(nèi)外軌道的高度差h。(g取10m/s2) 彎道半徑彎道半徑r/m660330220165132110內(nèi)外軌高度差內(nèi)外軌高度差h/mm50100150200250300 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，試導(dǎo)出h和r的關(guān)系表達(dá)式，并求出當(dāng)r440m時(shí)，h的設(shè)計(jì)值； (2)鐵路建成后，火車通過彎道時(shí)，

11、為保證絕對安全，要求內(nèi)外軌道均不向車輪施加側(cè)向壓力，又已知我國鐵路內(nèi)外軌的間距設(shè)計(jì)值為L1435mm，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，算出我國火車的轉(zhuǎn)彎速率v(以km/h為單位，結(jié)果取整數(shù))。(設(shè)軌道傾角很小時(shí)，tansin) 在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低。如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些。汽車的運(yùn)動可看做是做半徑為R的在水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動。設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L。已知重力加速度為g。要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于() 答案B 命題規(guī)律物體做圓周運(yùn)動具有周期性，正確分析物體運(yùn)動過程，

12、確定物體運(yùn)動的多解。圓周運(yùn)動中的多解問題圓周運(yùn)動中的多解問題 在半徑為R的水平圓板中心軸正上方高為h處，水平拋出一小球，圓板勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)圓板半徑OA與初速度方向一致時(shí)開始拋出小球，如圖所示，要使球與圓板只碰一次，且落點(diǎn)為A，則小球的初速度v0為多大？圓板轉(zhuǎn)動的角速度為多大？ 如圖所示，小球從光滑的圓弧軌道下滑至水平軌道末端時(shí)，光電裝置被觸動，控制電路會使轉(zhuǎn)筒立刻以某一角速度勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動起來。轉(zhuǎn)筒的底面半徑為R，已知軌道末端與轉(zhuǎn)筒上部相平，與轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸距離為L，且與轉(zhuǎn)筒側(cè)壁上的小孔的高度差為h；開始時(shí)轉(zhuǎn)筒靜止，且小孔正對著軌道方向。現(xiàn)讓一小球從圓弧軌道上的某處無初速滑下，若正好能鉆入轉(zhuǎn)筒的小孔(

13、小孔比小球略大，小球視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g)，求： (1)小球從圓弧軌道上釋放時(shí)的高度H； (2)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的角速度。 圓周運(yùn)動中的臨界問題圓周運(yùn)動中的臨界問題 2在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的臨界問題 在水平面上做圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)角速度變化時(shí)，物體有遠(yuǎn)離或向著圓心運(yùn)動(半徑有變化)的趨勢。這時(shí)，要根據(jù)物體的受力情況，判斷物體受某個(gè)力是否存在以及這個(gè)力存在時(shí)的方向朝哪(特別是一些接觸力，如靜摩擦力、繩的拉力等)。 有一個(gè)固定豎直放置的圓形軌道，半徑為R，由左右兩部分組成，如圖所示。右半部分AEB是光滑的，左半部分BFA是粗糙的?，F(xiàn)在最低點(diǎn)A給一質(zhì)量為m的小球一個(gè)水平向右的初速度，使小球

14、沿軌道恰好運(yùn)動到最高點(diǎn)B，小球在B點(diǎn)又能沿BFA回到A點(diǎn)，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力為4mg。 答案不同意理由見解析 如圖所示，一個(gè)光滑的圓錐體固定在水平桌面上，其軸線沿豎直方向，母線與軸線的夾角30，一條長為l的繩，一端固定在圓錐體的頂點(diǎn)O，另一端系一個(gè)質(zhì)量為m的小球(視作質(zhì)點(diǎn))，小球以速率v繞圓錐體的軸線做水平勻速圓周運(yùn)動，則 答案(1)1.03mg(2)2mg學(xué)科特色素養(yǎng)學(xué)科特色素養(yǎng) 14圓周運(yùn)動與圖象問題的結(jié)合 命題規(guī)律考查識別圖象、分析物體在各位置的運(yùn)動狀態(tài)等主要知識內(nèi)容。如圖甲所示，在同一豎直平面內(nèi)的兩條正對著的相同半圓形的光滑軌道，相隔一定的距離，虛線沿豎直方向，一小球能在其間運(yùn)動，今在最高點(diǎn)與最低點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器，測試小球?qū)壍赖膲毫?，并通過計(jì)算機(jī)顯示出來，當(dāng)軌道距離變化時(shí)，測得兩點(diǎn)壓力差與距離x的圖象如圖乙所示，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，求： (1)小球的質(zhì)量為多少？ (2)若小球在最低點(diǎn)B的速度為20m/s，為使小球能沿軌道運(yùn)動，x的最大值為多少？ 答案(1)0.1kg(2)15m 總結(jié)評述隨著高考改革的深入，新高考更加突出對考生應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的考查，本題就是構(gòu)建了新的情景：將常見的豎直平面內(nèi)的圓周變換成兩正對著的相同半圓光滑軌道，同時(shí)將環(huán)內(nèi)圓周運(yùn)動和機(jī)械能綜合，并結(jié)合