高考物理一輪復習課件專題四小專題圓周運動的臨界問

高考物理一輪復習課件專題四小專題圓周運動的臨界問匯報人：XX20XX-01-22目錄圓周運動基本概念與規(guī)律臨界現(xiàn)象與條件分析豎直平面內(nèi)圓周運動臨界問題水平面內(nèi)圓周運動臨界問題圓錐擺模型中臨界問題總結(jié)回顧與拓展延伸CONTENTS01圓周運動基本概念與規(guī)律CHAPTER圓周運動定義質(zhì)點沿圓周路徑的運動稱為圓周運動。描述圓周運動需確定圓心位置及質(zhì)點通過的弧長。圓周運動描述描述圓周運動需用到線速度、角速度、周期、頻率等物理量。其中，線速度描述質(zhì)點沿圓周運動的快慢，角速度描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢，周期和頻率則分別描述圓周運動的周期性和頻繁程度。圓周運動定義及描述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。向心加速度只改變速度的方向，不改變速度的大小。其大小與線速度平方成正比，與半徑成反比。向心加速度做勻速圓周運動的物體受到的合外力總是指向圓心，這個力叫做向心力。向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。其大小與向心加速度相同，與線速度平方成正比，與半徑成反比。向心力向心加速度與向心力質(zhì)點沿圓周運動，如果在任意相等的時間里通過的圓弧長度都相等，這種運動就叫做“勻速圓周運動”。勻速圓周運動定義勻速圓周運動是變速運動，其線速度大小不變，方向時刻改變。向心加速度和向心力的大小不變，方向始終指向圓心。勻速圓周運動特點勻速圓周運動特點變速圓周運動定義質(zhì)點沿圓周運動，如果在任意相等的時間里通過的圓弧長度不相等，這種運動就叫做“變速圓周運動”。變速圓周運動分析方法分析變速圓周運動一般采用“分段法”，即把變速圓周運動分成很多很短的小段，每一小段很短，可以看成勻速圓周運動。這樣，就可以用勻速圓周運動的規(guī)律來進行分析處理了。同時，要注意分析向心力的來源及變化情況。變速圓周運動分析方法02臨界現(xiàn)象與條件分析CHAPTER臨界現(xiàn)象的定義01在物理系統(tǒng)中，當某些參數(shù)達到特定值時，系統(tǒng)的性質(zhì)或行為會發(fā)生突然而顯著的變化，這種現(xiàn)象被稱為臨界現(xiàn)象。臨界現(xiàn)象的特點02通常伴隨著系統(tǒng)性質(zhì)的突變、對稱性的破缺以及長程關(guān)聯(lián)的出現(xiàn)。臨界現(xiàn)象在圓周運動中的表現(xiàn)03在圓周運動中，當物體受到的向心力剛好等于其所需的向心力時，物體將處于臨界狀態(tài)，此時物體的運動軌跡將發(fā)生顯著變化。臨界現(xiàn)象概述通過解析表達式或方程來判斷系統(tǒng)是否達到臨界條件，通常涉及到對參數(shù)的求解和比較。解析法圖解法實驗法利用圖形或圖像來判斷系統(tǒng)是否達到臨界條件，如相圖、函數(shù)圖像等。通過實驗觀測和數(shù)據(jù)分析來判斷系統(tǒng)是否達到臨界條件，通常需要對實驗數(shù)據(jù)進行擬合和處理。030201臨界條件判斷方法案例一繩拉小球在豎直平面內(nèi)的圓周運動。當小球在最低點時，繩子拉力最大，當小球在最高點時，繩子拉力最小。通過受力分析和能量守恒定律可以求解出小球在最高點和最低點的速度以及繩子的拉力，進而判斷小球是否處于臨界狀態(tài)。案例二桿拉小球在豎直平面內(nèi)的圓周運動。與繩拉小球不同，桿對小球的作用力可以是拉力也可以是支持力。通過受力分析和能量守恒定律可以求解出小球在最高點和最低點的速度以及桿的作用力，進而判斷小球是否處于臨界狀態(tài)。案例三圓錐擺運動。圓錐擺是一種特殊的圓周運動，其擺線長度不變且擺角很小。通過受力分析和幾何關(guān)系可以求解出圓錐擺的周期、頻率以及擺線與豎直方向的夾角等參數(shù)，進而判斷圓錐擺是否處于臨界狀態(tài)。典型案例分析首先明確題目所描述的物理情景和已知條件，然后根據(jù)圓周運動的規(guī)律和臨界條件進行分析和求解。在解題過程中要注意受力分析、能量守恒定律以及幾何關(guān)系的應用。解題思路在解題過程中可以采用一些特殊的技巧和方法來簡化計算和提高效率，如利用對稱性、近似計算、圖像法等。同時要注意對結(jié)果的合理性進行判斷和驗證，確保解題的正確性。解題技巧解題思路與技巧03豎直平面內(nèi)圓周運動臨界問題CHAPTER03最高點和最低點是關(guān)鍵位置在豎直平面內(nèi)圓周運動中，最高點和最低點是兩個關(guān)鍵位置，受力情況和運動情況在這兩個位置具有代表性。01運動軌跡在豎直平面內(nèi)物體在重力和其他力的作用下，在豎直平面內(nèi)做圓周運動。02速度方向時刻改變物體在圓周運動過程中，速度方向時刻改變，加速度也時刻改變。豎直平面內(nèi)圓周運動特點在最高點，物體受到重力和指向圓心的向心力的作用。當物體恰好能通過最高點時，向心力等于重力，此時物體的速度最小。在最低點，物體受到重力、指向圓心的向心力和拉力的作用。拉力與重力的合力提供向心力，使物體產(chǎn)生向心加速度。最高點和最低點受力分析最低點受力分析最高點受力分析臨界速度求解方法能量守恒法利用能量守恒定律求解臨界速度。在豎直平面內(nèi)圓周運動中，物體在最高點和最低點的機械能守恒，可以通過設置等式求解臨界速度。向心力公式法利用向心力公式求解臨界速度。在最高點和最低點，根據(jù)受力分析，可以列出向心力方程，進而求解臨界速度。實例一輕繩模型。解析輕繩模型在豎直平面內(nèi)的圓周運動，討論物體在最高點和最低點的受力情況和運動情況，以及臨界速度的求解方法。實例二輕桿模型。解析輕桿模型在豎直平面內(nèi)的圓周運動，討論物體在最高點和最低點的受力情況和運動情況，以及臨界速度的求解方法。實例三圓錐擺模型。解析圓錐擺模型在豎直平面內(nèi)的圓周運動，討論物體在最高點和最低點的受力情況和運動情況，以及臨界速度的求解方法。討論與總結(jié)對以上實例進行總結(jié)和討論，強調(diào)豎直平面內(nèi)圓周運動的特點和臨界速度求解方法的重要性。同時，可以引導學生思考如何將這些方法和思路應用到其他類似的物理問題中。01020304實例解析與討論04水平面內(nèi)圓周運動臨界問題CHAPTER物體在水平面內(nèi)做圓周運動，其運動軌跡是一個圓。物體在運動過程中，速度方向時刻改變，但大小保持不變。物體受到的合力提供向心力，指向圓心，且合力大小不變。水平面內(nèi)圓周運動特點向心力來源物體在水平面內(nèi)做圓周運動時，受到的合力提供向心力。這個合力可能來自于繩子、軌道或者其他物體的作用力。向心力變化規(guī)律在勻速圓周運動中，向心力的大小不變，方向始終指向圓心。在非勻速圓周運動中，向心力的大小和方向都會發(fā)生變化。向心力來源及變化規(guī)律VS在解決水平面內(nèi)圓周運動臨界問題時，需要設置一些臨界條件，如最大靜摩擦力、最小速度等。這些條件可以幫助我們找到物體即將離開圓周運動的臨界點。求解方法根據(jù)臨界條件和已知的物理量，可以列出相應的方程進行求解。常用的方法有牛頓第二定律、動能定理等。臨界條件設置臨界條件設置與求解解析水平面內(nèi)圓周運動的實例，如小球在光滑水平面上做勻速圓周運動，通過受力分析和運動學公式求解相關(guān)問題。討論水平面內(nèi)圓周運動的臨界問題，如小球在粗糙水平面上做圓周運動，當速度減小到某個值時，小球?qū)㈦x開圓周運動軌道。通過分析和計算，找出這個臨界速度并討論相關(guān)物理量的變化。實例一實例二實例解析與討論05圓錐擺模型中臨界問題CHAPTER圓錐擺模型是物理學中研究圓周運動的重要模型之一，由一根固定在一端的輕桿或細線，另一端連接一個小球構(gòu)成。當小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時，輕桿或細線與豎直方向的夾角保持不變，形狀類似于一個倒置的圓錐，因此得名圓錐擺。圓錐擺模型可用于研究各種圓周運動中的臨界問題，如最小速度、最大角度等。圓錐擺模型簡介

圓錐擺周期公式推導設圓錐擺的擺長為L，小球質(zhì)量為m，輕桿或細線與豎直方向的夾角為θ，則小球做圓周運動的半徑r=Lsinθ。根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式，可得mgtanθ=mr(2π/T)^2，其中T為圓錐擺的周期。解得T=2π√(Lcosθ/g)，此即為圓錐擺的周期公式。這一臨界角可通過受力分析和能量守恒等方法求解，具體方法因題目而異。通常需要聯(lián)立方程求解，如mgcosθ=mv^2/r和mgh=1/2mv^2等。在圓錐擺模型中，當輕桿或細線與豎直方向的夾角達到某一臨界值時，小球?qū)⒉辉僮鰣A周運動，而是沿切線方向飛出。臨界角求解方法以一道典型的高考題為例，分析圓錐擺模型中臨界問題的求解方法和思路。通過具體實例的討論，加深對圓錐擺模型和臨界問題的理解和掌握?？梢赃M一步探討影響臨界角的因素、如何優(yōu)化實驗方案等問題。實例解析與討論06總結(jié)回顧與拓展延伸CHAPTER01