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

1、第第2課時課時 圓周運動的規(guī)律及基本應(yīng)用圓周運動的規(guī)律及基本應(yīng)用活動一課前預(yù)習(xí)部分課前預(yù)習(xí)部分活動一活動一考綱考點考綱考點知識梳理知識梳理基礎(chǔ)檢測基礎(chǔ)檢測活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二圓錐擺類問題分析圓錐擺類問題分析問題問題1 1 圓錐擺是一種典型的勻速圓周運動模型，基本的圓錐擺模型和受圓錐擺是一種典型的勻速圓周運動模型，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動的向和重力的合力提供球做圓周運動的向心力心力F F合合F Fn nmgmgtantan活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二圓錐擺類問題分析圓錐

2、擺類問題分析問題問題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，擺線長為，擺線長為L，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 可見擺球的向心加速度完全由可見擺球的向心加速度完全由決定，與擺線長無關(guān)，即與運動的半徑無關(guān)決定，與擺線長無關(guān)，即與運動的半徑無關(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)擺球圓周運動的平面到懸點的距離為設(shè)擺球圓周運動的平面到懸點的距離為h，則，則hLcos ，故推出

3、，故推出T后可知：后可知：由此可見，圓錐擺的周期完全由懸點到運動平面的距離決定，與小球的質(zhì)量、由此可見，圓錐擺的周期完全由懸點到運動平面的距離決定，與小球的質(zhì)量、擺線長度無關(guān)擺線長度無關(guān)活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二圓錐擺類問題分析圓錐擺類問題分析問題問題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”裝置中的兩個座椅裝置中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等質(zhì)量相等,通過相同長度通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上. 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)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時動時,下列說法中正確的是下列說法

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的小的小活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二圓錐擺類問題分析圓錐擺類問題分析問題問題1 1變式：變式：如圖所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸如圖所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO轉(zhuǎn)動，筒內(nèi)壁粗糙，筒口轉(zhuǎn)動，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點的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)量為點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)動時，物塊靜止在筒壁當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁A點受到的摩擦力和支持力的大小；點受到的摩擦力和支持力的大??；(2)當(dāng)物塊在當(dāng)物塊在A點隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其所受到的摩擦力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度點隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其所受到的摩擦力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度 活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析問題問題2 2 (1)繩繩(單軌，無支撐，水流星模型單軌，無支撐，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，所以小球通過最高點的條件是，所以小球通過最高點的條件是v，通過最高點，通過最高點的最小速度的最小速度vmin= (gR)1/2當(dāng)當(dāng)v vmin時，繩對球產(chǎn)生拉力，軌道對球產(chǎn)生壓力時，繩對球產(chǎn)生拉力，軌道對球產(chǎn)生壓力當(dāng)當(dāng)v vmin時，球不能通過最高點時，球不能通過最高點(實際上球沒有到最高點就脫離了軌道實際上球沒有到最高點就脫離了軌道)活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析問題問題2 2 (2)外軌外軌(單軌，有支撐，汽車過拱橋模型單軌，有支撐，汽車過拱橋模型)，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，彈力只可能向上，在這種情況下有：有支撐的汽車，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)過最高點的最大速度物體經(jīng)過最高點的最大速度vmax，此時物體恰好離開橋面，做平拋運動此時物體恰好離開橋面，做平拋運動活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析問題問題2 2 (3)桿桿(雙軌，有支撐雙軌，有支撐)：對物體既可以有拉力，也可以有支持力，如圖所示：對物體既可以有拉力，也可以有支持力，如圖所示過最高點的臨界條件：過最高點的臨界條件：v0. 在最高點，如果小球的重力恰好提供其做圓周運動的向

8、心力，桿或軌道在最高點，如果小球的重力恰好提供其做圓周運動的向心力，桿或軌道內(nèi)壁對小球沒有力的作用內(nèi)壁對小球沒有力的作用當(dāng)當(dāng)0v gR)1/2時，小球受到重力和桿向下的拉力時，小球受到重力和桿向下的拉力(或外軌道對球向下的壓力或外軌道對球向下的壓力) 活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析問題問題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,盒子的邊長盒子的邊長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的勻速圓周運動的勻速圓周運動,已知重已知重力加速度為力加速度為g,空氣阻力不計空氣阻力不計.(1) 要使盒子在最高點時盒子與小球之間恰好無作用力要使盒子在最高點時盒子與小球之間恰好無作用力,則該盒子做勻速圓周運動的周則該盒子做勻速圓周運動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動中周期的一半做勻速圓周運動,則當(dāng)盒子運動到圖示球心與則當(dāng)盒子運動到圖示球心與O點位于同點位于同一水平面位置時一水平面位置時,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? 活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二豎直面內(nèi)的圓周運動問題分析豎直

10、面內(nèi)的圓周運動問題分析問題問題2 2變式變式： 一根輕繩長一根輕繩長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)做圓周運動，為維持此運動，小球在最的小球，另一端固定，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運動，為維持此運動，小球在最高點處的速度大小取值范圍是高點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 活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二圓周運動中的臨界問題圓周運動中的臨界問題問題問題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，明顯表明題述的過程中存在著臨等字眼，明顯表明題述的過程中存在著臨界點界點2若題目中有若題目中有“取值范圍取值范圍”、“多長時間多長時間”、“多大距離多大距離”等詞語，表明題述的過程中存等詞語，表明題述的過程中存在著在著“起止點起止點”，而這些起止點往往就是臨界點，而這些起止點往往就是臨界點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，表明題述的過程中存在著等字眼，表明題述的過程中存在著極值，這些極值點也往往是臨界點極值，這些極值點也往往是臨界點活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二圓周運動中的

12、臨界問題圓周運動中的臨界問題問題問題3 3【典型例題典型例題3】)如圖所示，兩個質(zhì)量均為如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的小木塊的小木塊a和和b(可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點)放在水平圓盤放在水平圓盤上，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。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木。木塊與圓盤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。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度,下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A. b一定比一定比a先開始滑動先開始滑動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開始滑動的臨界角速度開始滑動的臨界角速度D. 當(dāng)當(dāng)= 時時,a所受摩擦力的大小為所受摩擦力的大小為kmg2kgl23kgl活動一課堂導(dǎo)學(xué)部分課堂導(dǎo)學(xué)部分活動二活動二圓周運動中的臨界問題圓周運動中的臨界問題問題問題3 3變式變式：用一根細線一端系一可視為質(zhì)點的小球，另一端固定在：用一根細線一端系一可視為質(zhì)點的小球，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)做勻速圓周運一光滑圓錐頂上，如圖所