高三物理曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng)第一輪復(fù)習(xí)課件

1、討論討論1：對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)概念理解對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)概念理解1、v v、T T、f f、r r的關(guān)系如何？的關(guān)系如何？2、區(qū)分、區(qū)分與與n n的關(guān)系的關(guān)系3、向心力和向心加速度的理解、向心力和向心加速度的理解F F向心向心= mvmv2 2/r/r = mr mr2 2=mvmv a a向心向心= v v2 2/r/r=rr2 2=vv方向：方向：指向圓心指向圓心物理意義或作用效果：物理意義或作用效果：只改變速度的方向只改變速度的方向v v= =r=2r=2r/Tr/T=2/T=2=2/T=2f f：rad/srad/s n n ：r/sr/s =2 =2n n大?。捍笮。旱湫蛦栴}典型問題1共

2、軸或共線轉(zhuǎn)動(dòng)問題共軸或共線轉(zhuǎn)動(dòng)問題共軸：角速度相同共軸：角速度相同共線：線速度大小相同共線：線速度大小相同結(jié)論結(jié)論A AB BC CO O1 1O O2 2討論討論2做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力一定指向圓心嗎？其所受的向心力一定指向圓心嗎？其所受的向心力如何產(chǎn)生？如何產(chǎn)生？F典型問題典型問題2向心力的加深理解向心力的加深理解、向心力是按效果命名的力。、向心力是按效果命名的力。、向心力可以由某一個(gè)力提供，也可以、向心力可以由某一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的合力提供，還可以由某一個(gè)力由幾個(gè)力的合力提供，還可以由某一個(gè)力的分力提供。的分力提供。、向心力永遠(yuǎn)不做功。、向心力永遠(yuǎn)不

3、做功。、變速、變速圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)的合外力的合外力不一定不一定指指向向圓心圓心練習(xí)練習(xí)2 如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放著如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放著A、B、C三物，質(zhì)量三物，質(zhì)量分別為分別為2m、m、m，離轉(zhuǎn)軸距離分別為，離轉(zhuǎn)軸距離分別為R、R、2R，與轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)摩擦因數(shù)相同，轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列說法正與轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)摩擦因數(shù)相同，轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列說法正確的是：（確的是：（ ） A若三物均未滑動(dòng)，若三物均未滑動(dòng)，C物向心加速度最大物向心加速度最大 B若三物均未滑動(dòng)，若三物均未滑動(dòng)，B物受摩擦力最大物受摩擦力最大 C轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)速增加，A物比物比B物先滑動(dòng)物先滑動(dòng) D轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)速增加，C物先滑動(dòng)物先滑動(dòng)A向心力的計(jì)算向

4、心力的計(jì)算1.1.確定研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)的軌道平面和圓心確定研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)的軌道平面和圓心 的位置的位置2.2.受力分析受力分析, ,作出受力圖作出受力圖3 3. .找出這些力指向圓心方向的合外力，找出這些力指向圓心方向的合外力， 根據(jù)牛頓第二定律列式求解根據(jù)牛頓第二定律列式求解分析向心力來(lái)源的步驟是分析向心力來(lái)源的步驟是:Ah+vrMain IdearvGNFn車輛轉(zhuǎn)彎車輛轉(zhuǎn)彎（1）自行車（或摩托車）轉(zhuǎn)彎）自行車（或摩托車）轉(zhuǎn)彎我們?cè)隍T自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)，有向外滑出的我們?cè)隍T自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)，有向外滑出的趨勢(shì)，地面對(duì)自行車有指向內(nèi)側(cè)的靜摩趨勢(shì)，地面對(duì)自行車有指向內(nèi)側(cè)的靜摩擦力擦力F1，這個(gè)靜摩擦力提供自行車轉(zhuǎn)

5、彎，這個(gè)靜摩擦力提供自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力。時(shí)所需的向心力。根據(jù)向心力公式有根據(jù)向心力公式有 rvmFF21從公式中可以看出，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力與從公式中可以看出，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力與轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率及半徑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)的速轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率及半徑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率過大，靜摩擦力不能滿足轉(zhuǎn)彎需要率過大，靜摩擦力不能滿足轉(zhuǎn)彎需要思考：摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)車身為什么要適當(dāng)思考：摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)車身為什么要適當(dāng)傾斜？?jī)A斜？ 2)摩托車轉(zhuǎn)彎摩托車轉(zhuǎn)彎（3）汽車轉(zhuǎn)彎）汽車轉(zhuǎn)彎在水平路面上轉(zhuǎn)彎在水平路面上轉(zhuǎn)彎汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力也來(lái)源于地面的靜摩擦力，根據(jù)向心也來(lái)源于地面的靜摩擦

6、力，根據(jù)向心力公式有力公式有rvmFF21轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力與轉(zhuǎn)彎時(shí)的速轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力與轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率及半徑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率率及半徑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率過大，靜摩擦力不能滿足轉(zhuǎn)彎需要過大，靜摩擦力不能滿足轉(zhuǎn)彎需要 Rvm2mgtanRgv2arctan生生活活中中的的圓圓周周運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng)(Circular motion)鐵路的彎道鐵路的彎道火車車輪的構(gòu)造火車車輪的構(gòu)造火車車輪有火車車輪有突出的輪緣突出的輪緣FNFG鐵路的彎道鐵路的彎道生生活活中中的的圓圓周周運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng)(Circular motion)(1)內(nèi)外軌道一樣高時(shí)轉(zhuǎn)彎火車車輪受三個(gè)力：火車車輪受三個(gè)力：重力、支

7、持力、外重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力軌對(duì)輪緣的彈力.外軌對(duì)輪緣的彈力外軌對(duì)輪緣的彈力F提供向心力提供向心力F=F向向由于該彈力是由于該彈力是由輪緣和外軌由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車質(zhì)且由于火車質(zhì)量很大量很大,故輪緣故輪緣和外軌間的相和外軌間的相互作用力很大互作用力很大,易損壞鐵軌易損壞鐵軌.rvmF2怎么辦怎么辦? ?鐵路的彎道鐵路的彎道生生活活中中的的圓圓周周運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng)(Circular motion)(2) 外軌高內(nèi)軌低時(shí)轉(zhuǎn)彎rvmmg2tanLghrvrvmmg2sinrvmLhmg2h、r越大越大,火車轉(zhuǎn)火車轉(zhuǎn)彎越安全彎越安全GFnNhL此為火車轉(zhuǎn)此為火車

8、轉(zhuǎn)變時(shí)的安全變時(shí)的安全速度速度r思考思考:(1)如果如果v行駛行駛v安全安全,情況如何情況如何?(2)如果如果v行駛行駛gRgRF FN2N2實(shí)際實(shí)際問題問題變化變化模型模型 車過拱橋車過拱橋V0內(nèi)內(nèi)外外軌軌不受力不受力V0=gRgR支持力支持力V0gRgR拓展與思變拓展與思變與電場(chǎng)的綜合與電場(chǎng)的綜合O O+ +E E臨界：臨界：(Eq （g-Eq/mg-Eq/m）R RG GEqEqO O+ +E EG GEqEq臨界：臨界：(Eqmg)V0 （Eq/m-gEq/m-g）R RO O+ +E EG GEqEqF F合合臨界：臨界：練習(xí)練習(xí)6（全國(guó)卷四全國(guó)卷四）如圖所示，輕桿的一端有一）如圖所

9、示，輕桿的一端有一個(gè)小球，另一端有光滑的固定軸個(gè)小球，另一端有光滑的固定軸O，現(xiàn)給球，現(xiàn)給球一初速度，使球和桿一起繞一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直面內(nèi)軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，用轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，用F表示球到達(dá)最高表示球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的作用力，則點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的作用力，則F（ ）A A一定是拉力一定是拉力B B一定是推力一定是推力 C C一定等于零一定等于零 D D可能是拉力，可能是拉力，可能是推力，也可能等于零可能是推力，也可能等于零O OD練習(xí)練習(xí)7用鋼管做成半徑為用鋼管做成半徑為R=0.5m的光滑圓環(huán)（管徑遠(yuǎn)小的光滑圓環(huán)（管徑遠(yuǎn)小于于R）豎直放置，一小球（可看作質(zhì)點(diǎn)直徑略

10、小于管徑）豎直放置，一小球（可看作質(zhì)點(diǎn)直徑略小于管徑）質(zhì)量為質(zhì)量為m=0.2kg在環(huán)內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求在環(huán)內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求:小球通過最高點(diǎn)小球通過最高點(diǎn)A時(shí)，下列兩種情況下球?qū)鼙诘淖饔昧r(shí)，下列兩種情況下球?qū)鼙诘淖饔昧? 取取g=10m/s2(1) A的速率為的速率為1.0m/s (2) A的速率為的速率為4.0m/s 解解：AOm先求出桿的彈力為先求出桿的彈力為0 的速率的速率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s (1) v1=1m/s v0 球應(yīng)受到外壁向下的支持力球應(yīng)受到外壁向下的支持力N2如圖示：如圖示：AOmN2mg則則 mg+N2=mv22 /l得得 N

11、2=4.4 N由牛頓第三定律，球?qū)鼙诘淖饔昧Ψ謩e由牛頓第三定律，球?qū)鼙诘淖饔昧Ψ謩e 為為 (1) 對(duì)內(nèi)壁對(duì)內(nèi)壁1.6N向下的壓力向下的壓力 (2)對(duì)外壁對(duì)外壁4.4N向上的壓力向上的壓力.練習(xí)練習(xí)8.如圖所示，在質(zhì)量為如圖所示，在質(zhì)量為M的物體內(nèi)有光滑的圓形軌的物體內(nèi)有光滑的圓形軌道，有一質(zhì)量為道，有一質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)沿圓軌道做圓周的小球在豎直平面內(nèi)沿圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，A與與C兩點(diǎn)分別道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，兩點(diǎn)分別道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，B、D兩點(diǎn)兩點(diǎn)與圓心與圓心O在同一水平面上。在小球運(yùn)動(dòng)過程中，物體在同一水平面上。在小球運(yùn)動(dòng)過程中，物體M靜止于地面，則關(guān)于物體靜止于地面，則關(guān)

12、于物體M對(duì)地面的壓力對(duì)地面的壓力N和地面對(duì)物和地面對(duì)物體體M的摩擦力方向，下列正確的說法是的摩擦力方向，下列正確的說法是 ( )A.小球運(yùn)動(dòng)到小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，NMg，摩擦力方向向左，摩擦力方向向左B.小球運(yùn)動(dòng)到小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，N=Mg，摩擦力方向向右，摩擦力方向向右C.小球運(yùn)動(dòng)到小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，N=(M+m)g，地面對(duì)，地面對(duì)M無(wú)摩擦無(wú)摩擦D.小球運(yùn)動(dòng)到小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，N=(M+m)g，摩擦力方向向右，摩擦力方向向右OABCDM分析：分析：畫出各點(diǎn)的受力圖如圖示：畫出各點(diǎn)的受力圖如圖示：BmgFCmgFDmgFB機(jī)械能守恒定律與圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合機(jī)械能守恒定律與圓周運(yùn)

13、動(dòng)結(jié)合例例. .如圖所示一根長(zhǎng)如圖所示一根長(zhǎng)L L的細(xì)繩，固定在的細(xì)繩，固定在OO點(diǎn)，繩另一端點(diǎn)，繩另一端系一條質(zhì)量為系一條質(zhì)量為mm的小球起初將小球拉至水平于的小球起初將小球拉至水平于A A點(diǎn)求點(diǎn)求 （1 1）小球從）小球從A A點(diǎn)由靜止釋放后到達(dá)最低點(diǎn)點(diǎn)由靜止釋放后到達(dá)最低點(diǎn)CC時(shí)的速度（時(shí)的速度（2 2）小球擺到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)繩的拉力。）小球擺到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)繩的拉力。解（解（1 1）由機(jī)械能守恒有：）由機(jī)械能守恒有：mglmgl=mv=mvCC2 22Cvgl(2) (2) 在最低點(diǎn)，由向心力公式有在最低點(diǎn)，由向心力公式有T Tmg=mvmg=mv2 2/L/L T=3mg; T=3mg;【練

14、習(xí)【練習(xí)9 9】如圖所示，一個(gè)光滑的水平軌道】如圖所示，一個(gè)光滑的水平軌道ABAB與光滑的與光滑的圓軌道圓軌道BCDBCD連接，其中圖軌道在豎直平面內(nèi)，半徑為連接，其中圖軌道在豎直平面內(nèi)，半徑為R R，B B為最低點(diǎn)，為最低點(diǎn)，D D為最高點(diǎn)一個(gè)質(zhì)量為為最高點(diǎn)一個(gè)質(zhì)量為mm的小球以初速的小球以初速度度v v0 0沿沿ABAB運(yùn)動(dòng)，剛好能通過最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，剛好能通過最高點(diǎn)D D，則（，則（ ） A A小球質(zhì)量越大，所需初速度小球質(zhì)量越大，所需初速度v v0 0越大越大 B B圓軌道半徑越大，所需初速度圓軌道半徑越大，所需初速度v v0 0越大越大 CC初速度初速度v v0 0與小球質(zhì)量與小球質(zhì)量m

15、m、軌道半徑、軌道半徑R R無(wú)關(guān)無(wú)關(guān) D.D.小球質(zhì)量小球質(zhì)量mm和軌道半徑和軌道半徑R R同時(shí)增大，有可能不用同時(shí)增大，有可能不用增大初速度增大初速度v v0 0解析：球通過最高點(diǎn)的最小速度為解析：球通過最高點(diǎn)的最小速度為v v，有，有mg=mvmg=mv2 2/R/R，v=v=gR這是剛好通過最高點(diǎn)的條件，根據(jù)機(jī)這是剛好通過最高點(diǎn)的條件，根據(jù)機(jī)械能守恒，在最低點(diǎn)的速度械能守恒，在最低點(diǎn)的速度v v0 0應(yīng)滿足應(yīng)滿足m vm v0 02 2=mg2R=mg2Rmvmv2 2，v v0 0= =gR5B練習(xí)練習(xí)10. 10. 一根內(nèi)壁光滑的細(xì)圓管，形狀如下圖所示，一根內(nèi)壁光滑的細(xì)圓管，形狀如下

16、圖所示，放在豎直平面內(nèi)，一個(gè)小球自放在豎直平面內(nèi)，一個(gè)小球自A A口的正上方高口的正上方高h(yuǎn) h處自由處自由落下，第一次小球恰能抵達(dá)落下，第一次小球恰能抵達(dá)B B點(diǎn)；第二次落入點(diǎn)；第二次落入A A口后，口后，自自B B口射出，恰能再進(jìn)入口射出，恰能再進(jìn)入A A口，則兩次小球下落的高度口，則兩次小球下落的高度之比之比h h1 1：h h2 2= _= _hABO4：5練習(xí)練習(xí)11.一輕繩兩端各系一小物體一輕繩兩端各系一小物體A A和和B B，且，且 mAmB ，跨放在一個(gè)光滑的半圓柱體上，半圓柱體的半徑為跨放在一個(gè)光滑的半圓柱體上，半圓柱體的半徑為R R，A A、B B剛好貼在圓柱體的截面水平直

17、徑兩端，如剛好貼在圓柱體的截面水平直徑兩端，如下圖所示，今讓兩球由靜止釋放，當(dāng)下圖所示，今讓兩球由靜止釋放，當(dāng)B B到達(dá)圓柱體到達(dá)圓柱體的最高點(diǎn)時(shí)，剛好脫離圓柱體，試求：的最高點(diǎn)時(shí)，剛好脫離圓柱體，試求：(1)(1)B B到最高到最高點(diǎn)的速度。點(diǎn)的速度。(2) (2) mA和和mB的比值。的比值。 典型問題典型問題4 4練習(xí)練習(xí)、如圖所示，直徑為如圖所示，直徑為d的紙制圓筒，正以角速的紙制圓筒，正以角速度度繞軸繞軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)使槍口對(duì)準(zhǔn)圓筒，使子彈沿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)使槍口對(duì)準(zhǔn)圓筒，使子彈沿直徑穿過，若子彈在圓筒旋轉(zhuǎn)不到半周時(shí)在筒上留直徑穿過，若子彈在圓筒旋轉(zhuǎn)不到半周時(shí)在筒上留下下a，b兩彈孔，已

18、知兩彈孔，已知aO與與Ob夾角為夾角為，則子彈的速，則子彈的速度為度為 . abOd/ (-）若題中沒有若題中沒有“在圓筒不到半周時(shí)在圓筒不到半周時(shí)”這幾個(gè)字呢？這幾個(gè)字呢？.答案210)2/(、其中：nnd思考思考：若要使小球與圓筒不相碰，則圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是多少？若要使小球與圓筒不相碰，則圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是多少？離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)1.1.離心運(yùn)動(dòng)：離心運(yùn)動(dòng)：典型問題典型問題5 5離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力時(shí)，消失或不足以提供所需的向心力時(shí)，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)3.說明：物體做離心運(yùn)動(dòng)的根本原說明：物體做離心運(yùn)動(dòng)的根本原因是因是“慣性慣性”造成的造成的4.4.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用1 1）、離心干）、離心干燥器燥器2 2）、洗衣機(jī)脫