江蘇省揚(yáng)州市高郵中學(xué)屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章勻速圓周運(yùn)動(dòng)（第課時(shí)）圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及基本應(yīng)用課件（必修）

1、第第2課時(shí)課時(shí) 圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及基本應(yīng)用圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及基本應(yīng)用活動(dòng)一課前預(yù)習(xí)部分課前預(yù)習(xí)部分活動(dòng)一活動(dòng)一考綱考點(diǎn)考綱考點(diǎn)知識(shí)梳理知識(shí)梳理基礎(chǔ)檢測(cè)基礎(chǔ)檢測(cè)活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二圓錐擺類(lèi)問(wèn)題分析圓錐擺類(lèi)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題1 1 圓錐擺是一種典型的勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型，基本的圓錐擺模型和受圓錐擺是一種典型的勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型，基本的圓錐擺模型和受力情況如圖甲所示，拉力力情況如圖甲所示，拉力( (或彈力或彈力) )和重力的合力提供球做圓周運(yùn)動(dòng)的向和重力的合力提供球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力心力F F合合F Fn nmgmgtantan活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二圓錐擺類(lèi)問(wèn)題分析圓錐

2、擺類(lèi)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題1 1 (1)圓錐擺的向心加速度圓錐擺的向心加速度agtan 設(shè)擺球質(zhì)量為設(shè)擺球質(zhì)量為m，擺線長(zhǎng)為，擺線長(zhǎng)為L(zhǎng)，擺線與豎直方向夾角為，擺線與豎直方向夾角為，由圖可知，由圖可知，F(xiàn)合合mgtan 又又F合合ma向向，故，故a向向gtan 可見(jiàn)擺球的向心加速度完全由可見(jiàn)擺球的向心加速度完全由決定，與擺線長(zhǎng)無(wú)關(guān)，即與運(yùn)動(dòng)的半徑無(wú)關(guān)決定，與擺線長(zhǎng)無(wú)關(guān)，即與運(yùn)動(dòng)的半徑無(wú)關(guān)(2)圓錐擺的周期圓錐擺的周期T由由F合合mLsin 和和F合合mgtan 可推理得圓錐擺的周期可推理得圓錐擺的周期T設(shè)擺球圓周運(yùn)動(dòng)的平面到懸點(diǎn)的距離為設(shè)擺球圓周運(yùn)動(dòng)的平面到懸點(diǎn)的距離為h，則，則hLcos ，故推出

3、，故推出T后可知：后可知：由此可見(jiàn)，圓錐擺的周期完全由懸點(diǎn)到運(yùn)動(dòng)平面的距離決定，與小球的質(zhì)量、由此可見(jiàn)，圓錐擺的周期完全由懸點(diǎn)到運(yùn)動(dòng)平面的距離決定，與小球的質(zhì)量、擺線長(zhǎng)度無(wú)關(guān)擺線長(zhǎng)度無(wú)關(guān)活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二圓錐擺類(lèi)問(wèn)題分析圓錐擺類(lèi)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題1 1【典型例題典型例題1】如圖所示如圖所示,“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”裝置中的兩個(gè)座椅裝置中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等質(zhì)量相等,通過(guò)相同長(zhǎng)度通過(guò)相同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上. 不考慮空氣阻力的影響不考慮空氣阻力的影響.當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是下列說(shuō)法

4、中正確的是()A. A的速度比的速度比B的大的大B. A與與B的向心加速度大小相等的向心加速度大小相等C. 懸掛懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等的纜繩與豎直方向的夾角相等D. 懸掛懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛的纜繩所受的拉力比懸掛B的小的小活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二圓錐擺類(lèi)問(wèn)題分析圓錐擺類(lèi)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題1 1變式：變式：如圖所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸如圖所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗糙，筒口轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為半徑和筒高分別為R和和H，筒內(nèi)壁，筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)量為點(diǎn)的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一

5、質(zhì)量為m的小的小物塊求：物塊求：(1) 當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊靜止在筒壁當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊靜止在筒壁A點(diǎn)受到的摩擦力和支持力的大?。稽c(diǎn)受到的摩擦力和支持力的大??；(2)當(dāng)物塊在當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題2 2 (1)繩繩(單軌，無(wú)支撐，水流星模型單軌，無(wú)支撐，水流星模型)：繩只能給物體施加拉力，而不能有支持：繩只能給物體施加拉力，而不能有支持力力(如圖所示如圖所示)這種情況下有這種情況下有Fmgm

6、g，所以小球通過(guò)最高點(diǎn)的條件是，所以小球通過(guò)最高點(diǎn)的條件是v，通過(guò)最高點(diǎn)，通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度的最小速度vmin= (gR)1/2當(dāng)當(dāng)v vmin時(shí)，繩對(duì)球產(chǎn)生拉力，軌道對(duì)球產(chǎn)生壓力時(shí)，繩對(duì)球產(chǎn)生拉力，軌道對(duì)球產(chǎn)生壓力當(dāng)當(dāng)v vmin時(shí)，球不能通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，球不能通過(guò)最高點(diǎn)(實(shí)際上球沒(méi)有到最高點(diǎn)就脫離了軌道實(shí)際上球沒(méi)有到最高點(diǎn)就脫離了軌道)活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題2 2 (2)外軌外軌(單軌，有支撐，汽車(chē)過(guò)拱橋模型單軌，有支撐，汽車(chē)過(guò)拱橋模型)，只能給物體支持力，而不能有拉，只能給物體支持力，而不能有拉力力(如圖所示

7、如圖所示)有支撐的汽車(chē)，彈力只可能向上，在這種情況下有：有支撐的汽車(chē)，彈力只可能向上，在這種情況下有：mgFmg，所以所以v gR)1/2 ，物體經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的最大速度物體經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的最大速度vmax，此時(shí)物體恰好離開(kāi)橋面，做平拋運(yùn)動(dòng)此時(shí)物體恰好離開(kāi)橋面，做平拋運(yùn)動(dòng)活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題2 2 (3)桿桿(雙軌，有支撐雙軌，有支撐)：對(duì)物體既可以有拉力，也可以有支持力，如圖所示：對(duì)物體既可以有拉力，也可以有支持力，如圖所示過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件：過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件：v0. 在最高點(diǎn)，如果小球的重力恰好提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向

8、心力，桿或軌道在最高點(diǎn)，如果小球的重力恰好提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，桿或軌道內(nèi)壁對(duì)小球沒(méi)有力的作用內(nèi)壁對(duì)小球沒(méi)有力的作用當(dāng)當(dāng)0v gR)1/2時(shí)，小球受到重力和桿向下的拉力時(shí)，小球受到重力和桿向下的拉力(或外軌道對(duì)球向下的壓力或外軌道對(duì)球向下的壓力) 活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題2 2【典型例題典型例題2-1】如圖所示如圖所示,質(zhì)量為質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑硬質(zhì)盒子中的小球置于正方體的光滑硬質(zhì)盒子中,盒子的邊長(zhǎng)盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑略大于球的直徑.某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做

9、半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知重已知重力加速度為力加速度為g,空氣阻力不計(jì)空氣阻力不計(jì).(1) 要使盒子在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力要使盒子在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力,則該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周則該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為多少期為多少?(2) 若盒子以若盒子以(1) 中周期的一半做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中周期的一半做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則當(dāng)盒子運(yùn)動(dòng)到圖示球心與則當(dāng)盒子運(yùn)動(dòng)到圖示球心與O點(diǎn)位于同點(diǎn)位于同一水平面位置時(shí)一水平面位置時(shí),小球?qū)凶拥哪男┟嬗凶饔昧π∏驅(qū)凶拥哪男┟嬗凶饔昧?作用力多大作用力多大? 活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析豎直

10、面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析問(wèn)題問(wèn)題2 2變式變式： 一根輕繩長(zhǎng)一根輕繩長(zhǎng)0.5m，它最多能承受，它最多能承受140N的拉力在此繩一端系一質(zhì)量為的拉力在此繩一端系一質(zhì)量為1kg的小球，另一端固定，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，為維持此運(yùn)動(dòng)，小球在最的小球，另一端固定，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，為維持此運(yùn)動(dòng)，小球在最高點(diǎn)處的速度大小取值范圍是高點(diǎn)處的速度大小取值范圍是()A0v5m/s B.51/2m/sv3*51/2m/s C0v3*51/2m/s D3*51/2m/sv5*51/2m/s 活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題問(wèn)題問(wèn)題3 31有些題目中有

11、有些題目中有“剛好剛好”、“恰好恰好”、“正好正好”等字眼，明顯表明題述的過(guò)程中存在著臨等字眼，明顯表明題述的過(guò)程中存在著臨界點(diǎn)界點(diǎn)2若題目中有若題目中有“取值范圍取值范圍”、“多長(zhǎng)時(shí)間多長(zhǎng)時(shí)間”、“多大距離多大距離”等詞語(yǔ)，表明題述的過(guò)程中存等詞語(yǔ)，表明題述的過(guò)程中存在著在著“起止點(diǎn)起止點(diǎn)”，而這些起止點(diǎn)往往就是臨界點(diǎn)，而這些起止點(diǎn)往往就是臨界點(diǎn)3若題目中有若題目中有“最大最大”、“最小最小”、“至多至多”、“至少至少”等字眼，表明題述的過(guò)程中存在著等字眼，表明題述的過(guò)程中存在著極值，這些極值點(diǎn)也往往是臨界點(diǎn)極值，這些極值點(diǎn)也往往是臨界點(diǎn)活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二圓周運(yùn)動(dòng)中的

12、臨界問(wèn)題圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題問(wèn)題問(wèn)題3 3【典型例題典型例題3】)如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量均為如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊的小木塊a和和b(可視為質(zhì)點(diǎn)可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤(pán)放在水平圓盤(pán)上，上，a與轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸OO的距離為的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為與轉(zhuǎn)軸的距離為2l。木塊與圓盤(pán)的最大靜摩擦力為木。木塊與圓盤(pán)的最大靜摩擦力為木塊所受重力的塊所受重力的k倍，重力加速度大小為倍，重力加速度大小為g。若圓盤(pán)從靜止開(kāi)始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，。若圓盤(pán)從靜止開(kāi)始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用用表示圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度表示圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,下列說(shuō)法中正確的是下列說(shuō)法中正確的是()A. b一定比一定比a先開(kāi)始滑動(dòng)先開(kāi)始滑動(dòng)B. a、b所受的摩擦力始終相等所受的摩擦力始終相等C. = 是是b開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度D. 當(dāng)當(dāng)= 時(shí)時(shí),a所受摩擦力的大小為所受摩擦力的大小為kmg2kgl23kgl活動(dòng)一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動(dòng)二活動(dòng)二圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題問(wèn)題問(wèn)題3 3變式變式：用一根細(xì)線一端系一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，另一端固定在：用一根細(xì)線一端系一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，另一端固定在一光滑圓錐頂上，如圖所示，設(shè)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)一光滑圓錐頂上，如圖所