高考物理一輪復(fù)習(xí)課件：第三講 圓周運動的描述

第三講圓周運動的描述[微點判斷](1)勻速圓周運動是勻變速曲線運動。

(

)(2)物體做勻速圓周運動時，其角速度是不變的。(

)(3)物體做勻速圓周運動時，其線速度是不變的。(

)(4)物體做勻速圓周運動時，其合外力是不變的。(

)(5)勻速圓周運動的向心加速度與半徑成反比。

(

)(6)勻速圓周運動的向心力是產(chǎn)生向心加速度的原因。(

)(7)比較物體沿圓周運動的快慢看線速度，比較物體

繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢看周期或角速度。(

)(8)做勻速圓周運動的物體，當(dāng)合外力突然消失時，

物體將沿切線方向飛出。(

)(9)摩托車轉(zhuǎn)彎時速度過大就會向外發(fā)生滑動，這是

摩托車受沿轉(zhuǎn)彎半徑向外的離心力作用的緣故。(

)(10)做離心運動的物體所受合外力一定為0。(

)×√×××√√√××第三講圓周運動一、基本規(guī)律rΔsΔtΔθVV跑的快：轉(zhuǎn)的快：線速度角速度如何描述圓周運動的快慢？1.線速度:

2.角速度:

3.周期T4.頻率f5.轉(zhuǎn)速n

第三講圓周運動一、基本規(guī)律二、傳動模型線速度相等角速度相等01、02齒輪數(shù)之比為3：2，ωA:ωB=?

2：301、02半徑之比為2：3，VA:VB=?2：3例1．[齒輪傳動]某機器的齒輪系統(tǒng)如圖所示，中間的輪叫作太陽輪，它是主動輪。從動輪稱為行星輪，太陽輪、行星輪與最外面的大輪彼此密切嚙合在一起，如果太陽輪一周的齒數(shù)為n1，行星輪一周的齒數(shù)為n2，當(dāng)太陽輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω時，最外面的大輪轉(zhuǎn)動的角速度為()A

物體做勻速圓周需要什么條件呢？第三講圓周運動三、向心力FF向=

rωVVF向=ma向a向=

F=

勻速圓周F<

離心運動F=0勻速直線F>

向心運動第三講圓周運動三、向心力F向=

F向=ma向a向=

F=

勻速圓周F<

離心運動F=0勻速直線F>

向心運動第三講圓周運動三、向心力F向=

F向=ma向a向=

F=

勻速圓周F<

離心運動F=0勻速直線F>

向心運動思考：汽車如何轉(zhuǎn)彎？mgNf

mgNf第三講圓周運動三、向心力四、轉(zhuǎn)圓盤模型mgNf

2mm思考：材料完全相同的質(zhì)量分別為2m、m的小球跟著圓盤一起轉(zhuǎn)動。m離圓心的距離是2m的兩倍，隨著圓盤轉(zhuǎn)速的增加，哪個球先被甩出？F向=ma向滑動的臨界值跟m無關(guān)例2:(多選)如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l.木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k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，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，在滑動前下列說法正確的是()A.b一定比a先開始滑動B.a、b所受的摩擦力始終相等AC變式1:(多選)如圖所示，質(zhì)量為2m和m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l.木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k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，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，在滑動前下列說法正確的是()A.b一定比a先開始滑動B.a、b所受的摩擦力始終相等ABC變式2.(轉(zhuǎn)盤上物體的臨界問題)(多選)如圖所示，兩個可視為質(zhì)點的、相同的木塊A和B放在轉(zhuǎn)盤上，兩者用長為L的水平細(xì)繩連接，木塊與轉(zhuǎn)盤的最大靜摩擦力均為各自重力的K倍，A放在距離轉(zhuǎn)軸L處，整個裝置能繞通過轉(zhuǎn)盤中心的轉(zhuǎn)軸O1O2轉(zhuǎn)動，開始時，繩恰好伸直但無彈力，現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動，使角速度緩慢增大，以下說法正確的是(重力加速度為g)()fmgNTABDa:Kmg-T=mω2Lb:Kmg+T=mω22L當(dāng)a也達(dá)到最大靜摩擦力時，一起滑動：fmgNT變式3

(多選)(2018·廣東省惠州市第二次調(diào)研)如圖16所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放著用細(xì)繩相連的質(zhì)量均為m的兩個物體A和B，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為RA＝r，RB＝2r，與盤間的動摩擦因數(shù)μ相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速緩慢加快到兩物體剛好要發(fā)生滑動時，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則下列說法正確的是（

）A.此時繩子張力為3μmgB.此時A所受摩擦力方向沿半徑指向圓內(nèi)C.此時圓盤的角速度為D.此時燒斷繩子，A仍相對盤靜止，B將做離心運動AC飛機如何水平轉(zhuǎn)彎？火車如何轉(zhuǎn)彎飛車如何走壁？圓錐擺模型四、轉(zhuǎn)圓盤模型五、圓錐擺模型mgT

第三講圓周運動hω、T只跟h有關(guān)滑動的臨界值跟m無關(guān)例3：

(多選)天花板下懸掛的輕質(zhì)光滑小圓環(huán)P可繞過懸掛點的豎直軸無摩擦地旋轉(zhuǎn)。一根輕繩穿過P，兩端分別連接質(zhì)量為m1和m2的小球A、B(m1≠m2)。設(shè)兩球同時做如圖所示的圓錐擺運動，且在任意時刻兩球均在同一水平面內(nèi)，則(

)A．兩球運動的周期相等B．兩球的向心加速度大小相等C．球A、B到P的距離之比等于m2∶m1D．球A、B到P的距離之比等于m1∶m2AC[解題指導(dǎo)]

光滑的小圓環(huán)P相當(dāng)于光滑的定滑輪，因此連接小球的繩子上的拉力大小相等，分別以兩球為研究對象，受力分析列方程即可解答。尤其要注意兩球的角速度關(guān)系：二者角速度相等。[答案]

AC思考：對于公園力的旋轉(zhuǎn)擺，乘坐不同繩長的座椅，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后有什么特征？

提能點(一)描述圓周運動的物理量

向心加速度1.

(2021·全國甲卷)“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起，然后用力反復(fù)拉繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會交替出現(xiàn)。拉動多次后，紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/s，此時紐扣上距離中心1cm處的點的向心加速度大小約為(

)A．10m/s2

B．100m/s2C．1000m/s2D．10000m/s2ω＝2πn＝100πrad/s，a＝ω2r≈1000m/s2，C

頻率、線速度和角速度的關(guān)系2.

(多選)如圖所示，相對轉(zhuǎn)盤靜止的小物塊隨轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動。已知勻速圓周運動半徑為r，角速度為ω，小物塊所受摩擦力為f，則(

)A．r一定，f與ω2成反比B．r一定，f與ω2成正比C．v2一定，f與r成正比D．v2一定，f與r成反比D3．某機器內(nèi)有兩個圍繞各自的固定軸勻速轉(zhuǎn)動的鋁盤A、B，A盤固定一個信號發(fā)射裝置P，能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線，P到圓心的距離為28cm。B盤上固定一個帶窗口的紅外線信號接收裝置Q，Q到圓心的距離為16cm。P、Q轉(zhuǎn)動的線速度相同，都是4πm/s，當(dāng)P、Q正對時，P發(fā)出的紅外線恰好進(jìn)入Q的接收窗口，如圖所示，則Q每隔一定時間就能接收到紅外線信號，這個時間的最小值應(yīng)為(

)A．0.56sB．0.28sC．0.16s D．0.07s

兩個相關(guān)運動的分析A

提能點(二)幾類常見的傳動裝置1．[同軸轉(zhuǎn)動]

(2021·廣東高考)由于高度限制，車庫出入口采用如圖所示的曲桿道閘。道閘由轉(zhuǎn)動桿OP與橫桿PQ鏈接而成，P、Q為橫桿的兩個端點。在道閘抬起過程中，桿PQ始終保持水平。桿OP繞O點從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動到60°的過程中，下列說法正確的是(

)A．P點的線速度大小不變B．P點的加速度方向不變C．Q點在豎直方向做勻速運動D．Q點在水平方向做勻速運動AA

答案：A

提能點(三)勻速圓周運動的動力學(xué)分析1．向心力的來源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是幾個力的合力或某個力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一個向心力。2．解決圓周運動問題的主要步驟類型(一)車輛轉(zhuǎn)彎問題[例1]

一質(zhì)量為2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛，路面對輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104N，當(dāng)汽車經(jīng)過半徑為80m的彎道時，下列判斷正確的是(

)A．汽車轉(zhuǎn)彎時所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力B．汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時所需的向心力為1.4×104NC．汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時汽車會發(fā)生側(cè)滑D．汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過7.0m/s2D[答案]

DAB

答案：AB

類型(二)圓錐擺的分析[例2]

(多選)天花板下懸掛的輕質(zhì)光滑小圓環(huán)P可繞過懸掛點的豎直軸無摩擦地旋轉(zhuǎn)。一根輕繩穿過P，兩端分別連接質(zhì)量為m1和m2的小球A、B(m1≠m2)。設(shè)兩球同時做如圖所示的圓錐擺運動，且在任意時刻兩球均在同一水平面內(nèi)，則(

)A．兩球運動的周期相等B．兩球的向心加速度大小相等C．球A、B到P的距離之比等于m2∶m1D．球A、B到P的距離之比等于m1∶m2AC[解題指導(dǎo)]

光滑的小圓環(huán)P相當(dāng)于光滑的定滑輪，因此連接小球的繩子上的拉力大小相等，分別以兩球為研究對象，受力分析列方程即可解答。尤其要注意兩球的角速度關(guān)系：二者角速度相等。[答案]

AC[針對訓(xùn)練]2．(2021·河北高考)(多選)如圖，矩形金屬框MNQP豎直放置，其中MN、PQ足夠長，且PQ桿光滑。一根輕彈簧一端固定在M點，另一端連接一個質(zhì)量為m的小球，小球穿過PQ桿。金屬框繞MN軸分別以角速度ω和ω′勻速轉(zhuǎn)動時，小球均相對PQ桿靜止。若ω′＞ω，則與以ω勻速轉(zhuǎn)動時相比，以ω′勻速轉(zhuǎn)動時(

)A．小球的高度一定降低B．彈簧彈力的大小一定不變C．小球?qū)U壓力的大小一定變大D．小球所受合外力的大小一定變大BD

答案：BD

提能點(四)離心運動

1.

[離心運動的原理](多選)如圖所示，光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球在拉力F作用下做勻速圓周運動。若小球運動到P點時，拉力F發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運動情況的說法中正確的是(

)A．若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動B．若拉力突然變小