勻速圓周運動之繩桿模型

1、考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗第第3講勻速圓周運動及其應用講勻速圓周運動及其應用考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗1勻速圓周運動勻速圓周運動勻速圓周運動角速度、線速度、向心加速度勻速圓周運動角速度、線速度、向心加速度 ( (考綱要求考綱要求) )考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗(1)定義定義：做圓周運動的物體，若在相等：做圓周運動的物

2、體，若在相等的時間內(nèi)通過的圓弧長的時間內(nèi)通過的圓弧長_，就是勻，就是勻速圓周運動速圓周運動(2)特點特點：加速度大?。杭铀俣却笮 ，方向始終，方向始終指向指向_ ，是變加速運動，是變加速運動(3)條件條件：合外力大小：合外力大小_ 、方向始終、方向始終與與_方向垂直且指向圓心方向垂直且指向圓心相等相等不變不變圓心圓心不變不變速度速度考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗2描述圓周運動的物理量描述圓周運動的物理量 描述圓周運動的物理量主要有線速度、角速度、周描述圓周運動的物理量主要有線速度、角速度、周 期、頻率、

3、轉(zhuǎn)速、向心加速度、向心力等，現(xiàn)比較如期、頻率、轉(zhuǎn)速、向心加速度、向心力等，現(xiàn)比較如 下表：下表：考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗快慢快慢轉(zhuǎn)動快慢轉(zhuǎn)動快慢一周一周圈數(shù)圈數(shù)方向方向快慢快慢R2考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗1作用效果作用效果 產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的_，不改變速度的，不改變速度的_.2大小大小勻速圓周運動的向心力勻速圓周運動的向心力(考綱要考綱要始終沿半徑方向指向始終沿半徑方

4、向指向_ ，時刻在改，時刻在改變，即向心力是一個變力變，即向心力是一個變力來源來源向心力可以由一個力提供，也可以由幾向心力可以由一個力提供，也可以由幾個力的個力的_提供，還可以由一個力的提供，還可以由一個力的_提供提供.4m2r圓心圓心合力合力分力分力方向方向大小大小考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗1定義定義：做：做_的物體，在所受合外力突然消失或的物體，在所受合外力突然消失或 不足以提供圓周運動不足以提供圓周運動_的情況下，就做逐漸的情況下，就做逐漸 遠離圓心的運動遠離圓心的運動2本質(zhì)本質(zhì)：做圓周運動的物

5、體，由于本身的慣性，總有沿：做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿 著著_飛出去的傾向飛出去的傾向3受力特點受力特點離心運動離心運動(考綱要求考綱要求) )當當F _時，物體做勻速圓周運動；時，物體做勻速圓周運動；當當F0時，物體沿時，物體沿_飛出；飛出；當當F _時，物體逐漸遠離圓心，時，物體逐漸遠離圓心，F(xiàn)為實際提供的向心力，如圖為實際提供的向心力，如圖431所所示示圖圖431圓周運動圓周運動所需向心力所需向心力圓周切線方向圓周切線方向mr2mr2切線方向切線方向考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗考基自

6、主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗1關于質(zhì)點做勻速圓周運動的下列說法正確的是關于質(zhì)點做勻速圓周運動的下列說法正確的是 ()考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗答案答案D考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗圖圖432所示是一個玩具陀螺所示是一個玩具陀螺A、B和和C是陀螺上的三個點當陀螺繞垂直于地是陀螺上的三個點當陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度面的軸線以

7、角速度穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，下列表穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，下列表述正確的是述正確的是 ()AA、B和和C三點的線速度大小相等三點的線速度大小相等BA、B和和C三點的角速度相等三點的角速度相等CA、B的角速度比的角速度比C的大的大DC的線速度比的線速度比A、B的大的大圖圖4322解析解析A、B和和C均是同一陀螺上的點，它們做圓周運動的均是同一陀螺上的點，它們做圓周運動的角速度都為陀螺旋轉(zhuǎn)的角速度角速度都為陀螺旋轉(zhuǎn)的角速度，B對、對、C錯三點的運動錯三點的運動半徑關系半徑關系rArBrC，據(jù)，據(jù)vr可知，三點的線速度關系可知，三點的線速度關系vAvBvC，A、D錯錯答案答案B考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點

8、透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗一質(zhì)點做勻速圓周運動，其線速度大小為一質(zhì)點做勻速圓周運動，其線速度大小為4 m/s，轉(zhuǎn)動周，轉(zhuǎn)動周期為期為2 s，則，則 ()A角速度為角速度為0.5 rad/sB轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為0.5 r/s答案答案BCD3考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗如圖如圖433所示，水平轉(zhuǎn)臺上放著一枚硬所示，水平轉(zhuǎn)臺上放著一枚硬幣，當轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時，硬幣沒有滑動，關于幣，當轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時，硬幣沒有滑動，關于這種情況下硬幣的受力情況，下列說法正確的這種情況下硬

9、幣的受力情況，下列說法正確的是是 ()圖圖433A受重力和臺面的支持力受重力和臺面的支持力B受重力、臺面的支持力和向心力受重力、臺面的支持力和向心力C受重力、臺面的支持力、向心力和靜摩擦力受重力、臺面的支持力、向心力和靜摩擦力D受重力、臺面的支持力和靜摩擦力受重力、臺面的支持力和靜摩擦力解析解析重力與支持力平衡，靜摩擦力提供向心力，方向指重力與支持力平衡，靜摩擦力提供向心力，方向指向轉(zhuǎn)軸向轉(zhuǎn)軸答案答案D4. 考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗如圖如圖434是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時的情形，轉(zhuǎn)彎處路面常是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎

10、時的情形，轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低，摩托車轉(zhuǎn)彎有一個最大安全速度，若超過此是外高內(nèi)低，摩托車轉(zhuǎn)彎有一個最大安全速度，若超過此速度，摩托車將發(fā)生滑動對于摩托車滑動的問題，下列速度，摩托車將發(fā)生滑動對于摩托車滑動的問題，下列論述正確的是論述正確的是 ()圖圖4345考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗A摩托車一直受到沿半徑方向向外的離心力作用摩托車一直受到沿半徑方向向外的離心力作用B摩托車所受外力的合力小于所需的向心力摩托車所受外力的合力小于所需的向心力C摩托車將沿其線速度的方向與半徑向外的方向沿直線滑去摩托車將沿其

11、線速度的方向與半徑向外的方向沿直線滑去D摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去解析解析本題考查圓周運動的規(guī)律和離心現(xiàn)象摩托車只受重本題考查圓周運動的規(guī)律和離心現(xiàn)象摩托車只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，沒有離心力，力、地面支持力和地面的摩擦力作用，沒有離心力，A項錯項錯誤；摩托車正確轉(zhuǎn)彎時可看作是做勻速圓周運動，所受的合誤；摩托車正確轉(zhuǎn)彎時可看作是做勻速圓周運動，所受的合力等于向心力，如果向外滑動，說明合力小于需要的向心力等于向心力，如果向外滑動，說明合力小于需要的向心力，力，B項正確；摩托車將在沿線速度方向與半徑向外的方向之項正確；摩托車將在沿線速度方向與半徑向外

12、的方向之間做離心曲線運動，間做離心曲線運動，C、D項錯誤項錯誤答案答案B考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗在分析傳動裝置的物理量時，要抓住不等量和相等量的關在分析傳動裝置的物理量時，要抓住不等量和相等量的關系，表現(xiàn)為：系，表現(xiàn)為：(1)同一轉(zhuǎn)軸的各點角速度同一轉(zhuǎn)軸的各點角速度相同，而線速度相同，而線速度vR與半徑與半徑R成正比，向心加速度大小成正比，向心加速度大小aR2與半徑與半徑r成正比成正比考點一在傳動裝置中各物理量之間的關系考點一在傳動裝置中各物理量之間的關系考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點

13、透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗如圖如圖435所示是自行車傳動結構的示意圖，其中所示是自行車傳動結構的示意圖，其中是是半徑為半徑為R1的大齒輪，的大齒輪，是半徑為是半徑為R2的小齒輪，的小齒輪，是半徑為是半徑為R3的后輪，假設腳踏板的轉(zhuǎn)速為的后輪，假設腳踏板的轉(zhuǎn)速為n，則自行車前進的速度，則自行車前進的速度為為()【典例【典例1】圖圖435考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗答案答案C考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練

14、活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗如圖如圖436所示為某一皮帶傳動裝所示為某一皮帶傳動裝置主動輪的半徑為置主動輪的半徑為r1，從動輪的半，從動輪的半徑為徑為r2.已知主動輪做順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)已知主動輪做順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為速為n，轉(zhuǎn)動過程中皮帶不打滑下列，轉(zhuǎn)動過程中皮帶不打滑下列說法正確的是說法正確的是 ()A從動輪做順時針轉(zhuǎn)動從動輪做順時針轉(zhuǎn)動B從動輪做逆時針轉(zhuǎn)動從動輪做逆時針轉(zhuǎn)動【變式變式1】圖圖436考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗答案答案BC考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導

15、物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗考點二考點二 勻速圓周運動的實例分析（小專題）勻速圓周運動的實例分析（小專題）【典例典例2】“飛車走壁飛車走壁”是一種傳統(tǒng)的雜技藝術，演員騎是一種傳統(tǒng)的雜技藝術，演員騎車在傾角很大的桶面上做圓周運動而不掉下車在傾角很大的桶面上做圓周運動而不掉下來如圖來如圖437所示，已知桶壁的傾角為所示，已知桶壁的傾角為，車和人的總質(zhì)量為，車和人的總質(zhì)量為m，做圓周運動的半，做圓周運動的半徑為徑為r.若使演員騎車做圓周運動時不受桶壁若使演員騎車做圓周運動時不受桶壁的摩擦力，下列說法正確的是的摩擦力，下列說法正確的是 ()圖圖437考基自主落實考基自主

16、落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗思路導圖思路導圖考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗答案答案AC考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗解決圓周運動問題的主要步驟解決圓周運動問題的主要步驟 (1)(1)審清題意，確定研究對象；審清題意，確定研究對象；(2)(2)分析物體的運動情況，即物體的線速度、角速度、周分析物體的運動情況，即物體的線速度、角速度、周期、軌道平面、

17、圓心、半徑等；期、軌道平面、圓心、半徑等；(3)(3)分析物體的受力情況，畫出受力示意圖，確定向心力分析物體的受力情況，畫出受力示意圖，確定向心力的來源；的來源；(4)(4)根據(jù)牛頓運動定律及向心力公式列方程根據(jù)牛頓運動定律及向心力公式列方程考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗(2011天津聯(lián)考天津聯(lián)考)鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定是根據(jù)地形決定的彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)、外軌高度差的彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)、外軌高度差h的設的設計不僅與計不僅與r有關還與火車在彎道上的行駛速

18、度有關還與火車在彎道上的行駛速度v有關下有關下列說法正確的是列說法正確的是 ()A速率速率v一定時，一定時，r越小，要求越小，要求h越大越大B速率速率v一定時，一定時，r越大，要求越大，要求h越大越大C半徑半徑r一定時，一定時，v越小，要求越小，要求h越大越大D半徑半徑r一定時，一定時，v越大，要求越大，要求h越大越大【變式變式2】考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗答案答案AD考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗在高速公路的拐

19、彎處，通常路面都是外高內(nèi)低如圖在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低如圖438所示，在某路段汽車向左拐彎，司機左側的路面比右所示，在某路段汽車向左拐彎，司機左側的路面比右側的路面低一些汽車的運動可看作是做半徑為側的路面低一些汽車的運動可看作是做半徑為R的圓周的圓周運動設內(nèi)外路面高度差為運動設內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為，路基的水平寬度為d，路面，路面的寬度為的寬度為L.已知重力加速度為已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫要使車輪與路面之間的橫向摩擦力向摩擦力(即垂直于前進方向即垂直于前進方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時的車等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時的車速應等于速應等于 ()【變式變式3】圖

20、圖438考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗答案答案B考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗(1)模型概述模型概述在豎直平面內(nèi)做圓周運動的物體，按運動至軌道最高點時的在豎直平面內(nèi)做圓周運動的物體，按運動至軌道最高點時的受力情況可分為兩類一是無支撐受力情況可分為兩類一是無支撐(如球與繩連接，沿內(nèi)軌道如球與繩連接，沿內(nèi)軌道的的“過山車過山車”等等)，稱為，稱為“繩繩(環(huán)環(huán))約束模型約束模型”，二是有支撐，二是有支撐(如球與如球與桿連接

21、，在彎管內(nèi)的運動等桿連接，在彎管內(nèi)的運動等)，稱為，稱為“桿桿(管道管道)約束模型約束模型”(2)臨界問題分析臨界問題分析物體在豎直平面內(nèi)做的圓周運動是一種典型的變速曲線運物體在豎直平面內(nèi)做的圓周運動是一種典型的變速曲線運動，該類運動常有臨界問題，并伴有動，該類運動常有臨界問題，并伴有“最大最大”“最小最小”“剛好剛好”等等詞語，現(xiàn)就兩種模型分析比較如下：詞語，現(xiàn)就兩種模型分析比較如下：5.堅直平面內(nèi)圓周運動的繩、桿模型堅直平面內(nèi)圓周運動的繩、桿模型考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限時訓練高考快樂體驗高考快樂體驗考基自主落實考基自主落實核心考點透析核心考點透析物理建模指導物理建模指導活頁限時訓練活頁限