2017年人教版物理必修二勻速圓周運動知識點與應用有經(jīng)典例題以及詳答

1、2017年人教版物理必修二勻速圓周運動知識點與應用有經(jīng)典例題以及詳答名師堂學科輔導教案教師學生姓名 上課日期2-15學科 物理年級高三教材版本人教版學案主題圓周運動課時數(shù)量（全程或具體時間）第（ 2 ）課時授課時段14-16教學目標教學內(nèi)容圓周運動 & 向心力 & 生活中常見圓周運動個性化學習問題解決針對孩子的問題設計教案教學重點、難點學考重點內(nèi)容教學過程一、勻速圓周運動1.定義：物體的運動軌跡是圓的運動叫做圓周運動，物體運動的線速度大小不變的圓周運動即為勻速圓周運動。2.特點：軌跡是圓；線速度、加速度均大小不變，方向不斷改變，故屬于加速度改變的變速曲線運動，勻速圓周運動的角速

2、度恒定；勻速圓周運動發(fā)生條件是質點受到大小不變、方向始終與速度方向垂直的合外力；勻速圓周運動的運動狀態(tài)周而復始地出現(xiàn)，勻速圓周運動具有周期性。3.描述圓周運動的物理量：（1）線速度v是描述質點沿圓周運動快慢的物理量，是矢量；其方向沿軌跡切線，國際單位制中單位符號是m/s，勻速圓周運動中，v的大小不變，方向卻一直在變；（2）角速度是描述質點繞圓心轉動快慢的物理量，是矢量；國際單位符號是rads；（3）周期T是質點沿圓周運動一周所用時間，在國際單位制中單位符號是s；（4）頻率f是質點在單位時間內(nèi)完成一個完整圓周運動的次數(shù)，在國際單位制中單位符號是Hz；（5）轉速n是質點在單位時間內(nèi)轉過的圈數(shù)，單位

3、符號為r/s，以及r/min4.各運動參量之間的轉換關系：5. 三種常見的轉動裝置及其特點：rROBAABr2r1模型一：共軸傳動 模型二:皮帶傳動 模型三：齒輪傳動ABOrRO觸類旁通1、一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定，有質量相同的小球A和B沿著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖所示，A的運動半徑較大，則( )AA球的角速度必小于B球的角速度BA球的線速度必小于B球的線速度CA球的運動周期必大于B球的運動周期DA球對筒壁的壓力必大于B球對筒壁的壓力2、兩個大輪半徑相等的皮帶輪的結構如圖所示，AB兩點的半徑之比為2 : 1，CD兩點的半徑之比也為2 : 1，則ABCD

4、四點的角速度之比為 ，這四點的線速度之比為 。二、向心加速度1.定義：任何做勻速圓周運動的物體的加速度都指向圓心，這個加速度叫向心加速度。注：并不是任何情況下，向心加速度的方向都是指向圓心。當物體做變速圓周運動時，向心加速度的一個分加速度指向圓心。2.方向：在勻速圓周運動中，始終指向圓心，始終與線速度的方向垂直。向心加速度只改變線速度的方向而非大小。3.意義：描述圓周運動速度方向方向改變快慢的物理量。4.公式：OOananrrv一定一定 5.兩個函數(shù)圖像：AB觸類旁通1、如圖所示的吊臂上有一個可以沿水平方向運動的小車A，小車下裝有吊著物體B的吊鉤。在小車A與物體B以相同的水平速度沿吊臂方向勻速

5、運動的同時，吊鉤將物體B向上吊起。A、B之間的距離以d = H2t2(SI)(SI表示國際單位制，式中H為吊臂離地面的高度)規(guī)律變化。對于地面的人來說，則物體做( )速度大小不變的曲線運動速度大小增加的曲線運動加速度大小方向均不變的曲線運動加速度大小方向均變化的曲線運動 2、如圖所示，位于豎直平面上的圓弧軌道光滑，半徑為R，OB沿豎直方向，上端A距地面高度為H，質量為m的小球從A點由靜止釋放，到達B點時的速度為，最后落在地面上C點處，不計空氣阻力，求：(1)小球剛運動到B點時的加速度為多大，對軌道的壓力多大；(2)小球落地點C與B點水平距離為多少。三、向心力1.定義：做圓周運動的物體所受到的沿

6、著半徑指向圓心的合力，叫做向心力。2.方向：總是指向圓心。3.公式：4.幾個注意點：向心力的方向總是指向圓心，它的方向時刻在變化，雖然它的大小不變，但是向心力也是變力。在受力分析時，只分析性質力，而不分析效果力，因此在受力分析是，不要加上向心力。描述做勻速圓周運動的物體時，不能說該物體受向心力，而是說該物體受到什么力，這幾個力的合力充當或提供向心力。四、變速圓周運動的處理方法1.特點：線速度、向心力、向心加速度的大小和方向均變化。2.動力學方程：合外力沿法線方向的分力提供向心力：。合外力沿切線方向的分力產(chǎn)生切線加速度：FT=maT。3. 離心運動：（1） 當物體實際受到的沿半徑方向的合力滿足F

7、供=F需=m2r時，物體做圓周運動；當F供<F需=m2r時，物體做離心運動。（2） 離心運動并不是受“離心力”的作用產(chǎn)生的運動，而是慣性的表現(xiàn)，是F供<F需的結果；離心運動也不是沿半徑方向向外遠離圓心的運動。5、 圓周運動的典型類型類型受力特點圖示最高點的運動情況用細繩拴一小球在豎直平面內(nèi)轉動繩對球只有拉力若F0，則mg，v若F0，則v>小球固定在輕桿的一端在豎直平面內(nèi)轉動桿對球可以是拉力也可以是支持力若F0，則mg，v若F向下，則mgFm，v>若F向上，則mgF或mgF0，則0v<小球在豎直細管內(nèi)轉動管對球的彈力FN可以向上也可以向下依據(jù)mg判斷，若vv0，F(xiàn)N

8、0；若v<v0，F(xiàn)N向上；若v>v0，F(xiàn)N向下球殼外的小球在最高點時彈力FN的方向向上如果剛好能通過球殼的最高點A，則vA0，F(xiàn)Nmg如果到達某點后離開球殼面，該點處小球受到殼面的彈力FN0，之后改做斜拋運動，若在最高點離開則為平拋運動六、有關生活中常見圓周運動的涉及的幾大題型分析（1） 解題步驟： 明確研究對象； 定圓心找半徑； 對研究對象進行受力分析； 對外力進行正交分解； 列方程：將與和物體在同一圓周運動平面上的力或其分力代數(shù)運算后，另得數(shù)等于向心力； 解方程并對結果進行必要的討論。（2） 典型模型：I、圓周運動中的動力學問題談一談：圓周運動問題屬于一般的動力學問題，無非是由

9、物體的受力情況確定物體的運動情況，或者由物體的運動情況求解物體的受力情況。解題思路就是，以加速度為紐帶，運用那個牛頓第二定律和運動學公式列方程，求解并討論。a、涉及公式：，由得：。b、分析：設轉彎時火車的行駛速度為v，則：（1） 若v>v0，外軌道對火車輪緣有擠壓作用；（2） 若v<v0，內(nèi)軌道對火車輪緣有擠壓作用。模型一：火車轉彎問題：FNF合mghLa、涉及公式：,所以當，此時汽車處于失重狀態(tài)，而且v越大越明顯，因此汽車過拱橋時不宜告訴行駛。b、分析：當：（1） ，汽車對橋面的壓力為0，汽車出于完全失重狀態(tài)；（2） ，汽車對橋面的壓力為。（3） ，汽車將脫離橋面，出現(xiàn)飛車現(xiàn)象。

10、c、注意：同樣，當汽車過凹形橋底端時滿足，汽車對橋面的壓力將大于汽車重力，汽車處于超重狀態(tài)，若車速過大，容易出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象，即也不宜高速行駛。模型二：汽車過拱橋問題：觸類旁通1、鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高度是不同的，已知內(nèi)外軌道平面與水平面的傾角為，如圖所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質量為m的火車轉彎時速度小于，則( )A內(nèi)軌對內(nèi)側車輪輪緣有擠壓B外軌對外側車輪輪緣有擠壓C這時鐵軌對火車的支持力等于 D這時鐵軌對火車的支持力大于2、 如圖所示，質量為m的物體從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動，滑倒最低點時的速度為v。若物體滑倒最低點時受到的摩擦力是f，則物體與碗的動摩擦因數(shù)為（ ）。A、 B、 C、

11、 D、II、圓周運動的臨界問題A. 常見豎直平面內(nèi)圓周運動的最高點的臨界問題談一談：豎直平面內(nèi)的圓周運動是典型的變速圓周運動。對于物體在豎直平面內(nèi)做變速圓周運動的問題，中學物理只研究問題通過最高點和最低點的情況，并且經(jīng)常出現(xiàn)有關最高點的臨界問題。（注意：繩對小球只能產(chǎn)生沿繩收縮方向的拉力.）（1）臨界條件：小球到達最高點時，繩子的拉力或單軌的彈力剛好等于0，小球的重力提供向心力。即：。（2） 小球能過最高點的條件：，繩對球產(chǎn)生向下的拉力或軌道對球產(chǎn)生向下的壓力。（3） 小球不能過最高點的條件：（實際上球還沒到最高點時就脫離了軌道）。模型三：輕繩約束、單軌約束條件下，小球過圓周最高點：vvvO繩

12、OR模型四：輕桿約束、雙軌約束條件下，小球過圓周最高點：桿Ov甲v乙當時，F(xiàn)N=0；當時，輕桿對小球有指向圓心的拉力，其大小隨速度的增大而增大。（3） 如圖乙所示的小球過最高點時，光滑雙軌對小球的彈力情況：當v=0時，軌道的內(nèi)壁下側對小球有豎直向上的支持力FN，其大小等于小球的重力，即FN=mg；當時，軌道的內(nèi)壁下側對小球仍有豎直向上的支持力FN，大小隨小球速度的增大而減小，其取值范圍是；當時，F(xiàn)N=0；當時，軌道的內(nèi)壁上側對小球有豎直向下指向圓心的彈力，其大小隨速度的增大而增大。（1）臨界條件：由于輕桿和雙軌的支撐作用，小球恰能到達最高點的臨街速度（2）如圖甲所示的小球過最高點時，輕桿對小球

13、的彈力情況：當v=0時，輕桿對小球有豎直向上的支持力FN，其大小等于小球的重力，即FN=mg；當時，輕桿對小球的支持力的方向豎直向上，大小隨小球速度的增大而減小，其取值范圍是；兩種情況：（1）若使物體能從最高點沿軌道外側下滑，物體在最高點的速度v的限制條件是（2）若，物體將從最高電起，脫離圓軌道做平拋運動。模型五：小物體在豎直半圓面的外軌道做圓周運動：觸類旁通1、如圖所示，質量為 kg的小杯里盛有1 kg的水，用繩子系住小杯在豎直平面內(nèi)做“水流星”表演，轉動半徑為1 m，小杯通過最高點的速度為4 m/s，g取10 m/s2，求：(1)在最高點時，繩的拉力？baO(2)在最高點時水對小杯底的壓力

14、？(3)為使小杯經(jīng)過最高點時水不流出, 在最高點時最小速率是多少?2、如圖所示，細桿的一端與一小球相連，可繞過O點的水平軸自由轉動，現(xiàn)給小球一初速度，使其做圓周運動，圖中a、b分別表示小球軌道的最低點和最高點，則桿對球的作用力可能是( )QPMOLAFAa處為拉力，b處為拉力 Ba處為拉力，b處為推力Ca處為推力，b處為拉力 Da處為推力，b處為推力3、 如圖所示，LMPQ是光滑軌道，LM水平，長為5m，MPQ是一半徑R=的半圓，QOM在同一豎直面上，在恒力F作用下，質量m=1kg的物體A從L點由靜止開始運動，當達到M時立即停止用力，欲使A剛好能通過Q點，則力F大小為多少（取g=10m/s2）

15、1、解析：小球A、B的運動狀態(tài)即運動條件均相同，屬于三種模型中的皮帶傳送。則可以知道，兩個小球的線速度v相同，B錯；因為RA>RB，則A<B,TA<TB,正確；又因為兩小球各方面條件均相同，所以，兩小球對筒壁的壓力相同，D錯。所以A、C正確。2、1122 ，這四點的線速度之比為 2142 。3. AC4.觸類旁通1、鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高度是不同的，已知內(nèi)外軌道平面與水平面的傾角為，如圖所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質量為m的火車轉彎時速度小于，則( A )A內(nèi)軌對內(nèi)側車輪輪緣有擠壓B外軌對外側車輪輪緣有擠壓C這時鐵軌對火車的支持力等于 D這時鐵軌對火車的支持力大于解析：當

16、內(nèi)外軌對輪緣沒有擠壓時，物體受重力和支持力的合力提供向心力，此時速度為。3、 如圖所示，質量為m的物體從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動，滑倒最低點時的速度為v。若物體滑倒最低點時受到的摩擦力是f，則物體與碗的動摩擦因數(shù)為（ B ）。A、 B、 C、 D、解析：設在最低點時，碗對物體的支持力為F，則，解得，由f=F解得，化簡得，所以B正確。觸類旁通1、如圖所示，質量為 kg的小杯里盛有1 kg的水，用繩子系住小杯在豎直平面內(nèi)做“水流星”表演，轉動半徑為1 m，小杯通過最高點的速度為4 m/s，g取10 m/s2，求：(1)在最高點時，繩的拉力？baO(2)在最高點時水對小杯底的壓力？(3)為使小杯經(jīng)過最高點時水不流出, 在最高點時最小速率是多少?答案：(1)9 N，方向豎直向下；(2)6 N，方向豎直向上；(3)m/s = m/s2、如圖所示，細桿的一端與一小球相連，可繞過O點的水平軸自由轉動，現(xiàn)給小球一初速度，使其做圓周運動，圖中a、b分別表示小球軌道的最低點和最高點，則桿對球的作用力可能是( AB )QPMOL