第四章　第4課時　圓周運動-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

第4課時圓周運動目標要求1.掌握描述圓周運動的各物理量及它們之間的關(guān)系。2.掌握勻速圓周運動由周期性引起的多解問題的分析方法。3.掌握圓周運動的動力學(xué)問題的處理方法?？键c一圓周運動的運動學(xué)問題1．描述圓周運動的物理量2．勻速圓周運動(1)定義：如果物體沿著圓周運動，并且線速度的大小處處________，所做的運動叫作勻速圓周運動。(2)特點：加速度大小________，方向始終指向________，是變加速運動。(3)條件：合外力大小________，方向始終與________方向垂直且指向圓心。3．離心運動和近心運動(1)離心運動：做圓周運動的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運動所需向心力的情況下，就做________________的運動。(2)受力特點(如圖)①當(dāng)F＝0時，物體沿________方向飛出，做勻速直線運動。②當(dāng)0<F<mrω2時，物體逐漸________圓心，做________運動。③當(dāng)F>mrω2時，物體逐漸______________，做________運動。(3)本質(zhì)：離心運動的本質(zhì)并不是受到離心力的作用，而是提供的力________做勻速圓周運動需要的向心力。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，其線速度是不變的。()3．物體做勻速圓周運動時，其所受合外力是變力。()4．向心加速度公式在非勻速圓周運動中不適用。()思考在an＝eq\f(v2,r)，an＝ω2r兩式中an與r成正比還是成反比？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運動，在相同時間內(nèi)，它們通過的路程之比是4∶3，運動方向改變的角度之比是3∶2，則它們()A．線速度大小之比為4∶3B．角速度之比為3∶4C．圓周運動的半徑之比為2∶1D．向心加速度大小之比為1∶2例2如圖所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在同一轉(zhuǎn)軸上，其半徑之比為RB∶RC＝3∶2，A輪的半徑大小與C輪相同，它與B輪緊靠在一起，當(dāng)A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動時，由于摩擦力作用，B輪也隨之無滑動地轉(zhuǎn)動起來。a、b、c分別為三輪邊緣的三個點，則a、b、c三點在運動過程中的()A．線速度大小之比為3∶2∶2B．角速度之比為3∶3∶2C．轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D．向心加速度大小之比為9∶6∶4三種傳動裝置同軸轉(zhuǎn)動皮帶傳動齒輪傳動裝置A、B兩點在同軸的一個圓盤上兩個輪子用皮帶連接，A、B兩點分別是兩個輪子邊緣上的點兩個齒輪輪齒嚙合，A、B兩點分別是兩個齒輪邊緣上的點特點角速度、周期相同線速度大小相等線速度大小相等轉(zhuǎn)向相同相同相反規(guī)律線速度與半徑成正比：eq\f(vA,vB)＝eq\f(r,R)向心加速度與半徑成正比：eq\f(aA,aB)＝eq\f(r,R)角速度與半徑成反比：eq\f(ωA,ωB)＝eq\f(r,R)向心加速度與半徑成反比：eq\f(aA,aB)＝eq\f(r,R)eq\f(ωA,ωB)＝eq\f(r2,r1)角速度與半徑成反比：向心加速度與半徑成反比：eq\f(aA,aB)＝eq\f(r2,r1)例3(多選)如圖所示，直徑為d的豎直圓筒繞中心軸線以恒定的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動。一子彈以水平速度沿圓筒直徑方向從左側(cè)射入圓筒，從右側(cè)射穿圓筒后發(fā)現(xiàn)兩彈孔在同一豎直線上且相距為h，重力加速度為g，不計空氣阻力，則()A．子彈在圓筒中的水平速度為deq\r(\f(g,2h))B．子彈在圓筒中的水平速度為2deq\r(\f(g,2h))C．圓筒轉(zhuǎn)動的角速度可能為πeq\r(\f(g,2h))D．圓筒轉(zhuǎn)動的角速度可能為3πeq\r(\f(g,2h))考點二圓周運動的動力學(xué)問題1．勻速圓周運動的向心力(1)作用效果向心力產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的______，不改變速度的________。(2)大小Fn＝________＝________＝____________＝mωv。(3)方向始終沿半徑方向指向________，時刻在改變，即向心力是一個變力。2．勻速圓周運動中向心力的來源運動模型向心力Fn的來源(圖示)汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺(光滑)圓錐擺飛車走壁飛機水平轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎1．做勻速圓周運動的物體，當(dāng)所受合外力突然減小時，物體將沿切線方向飛出。()2．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。()3．向心力可以由物體受到的某一個力提供，也可以由物體受到的合力提供。()4．在變速圓周運動中，向心力不指向圓心。()例4(2023·湖北省聯(lián)考)如圖所示是為我國的福建號航母配置的殲－35戰(zhàn)機，具有優(yōu)異的戰(zhàn)斗性能，其過載能力可以達到9。過載是指作用在飛機上的氣動力和發(fā)動機推力的合力與飛機重力之比。例如，殲－35戰(zhàn)機以大小為2g的加速度豎直向上加速運動時，其過載就是3。若殲－35戰(zhàn)機在一次做俯沖轉(zhuǎn)彎訓(xùn)練時，在最低點時速度大小為200m/s，過載為5，重力加速度g＝10m/s2，將飛機的運動軌跡看成圓弧，則飛機的轉(zhuǎn)彎半徑約為()A．800m B．1000mC．1200m D．1400m圓周運動中動力學(xué)問題的分析思路例5(多選)(2023·遼寧省六校聯(lián)考)四個完全相同的小球A、B、C、D均在水平面內(nèi)做圓錐擺運動。如圖甲所示，小球A、B在同一水平面內(nèi)做圓錐擺運動(連接B球的繩較長)；如圖乙所示，小球C、D在不同水平面內(nèi)做圓錐擺運動，但是連接C、D的繩與豎直方向的夾角相等(連接D球的繩較長)，則下列說法正確的是()A．小球A、B角速度大小相等B．小球A、B線速度大小相等C．小球C、D向心加速度大小相等D．小球D受到繩的拉力與小球C受到繩的拉力大小相等例6(2024·江蘇南通市檢測)有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的光滑側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運動。如圖所示，圖中虛線表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h，下列說法中正確的是()A．h越高，摩托車對側(cè)壁的壓力越大B．h越高，摩托車做圓周運動的加速度越小C．h越高，摩托車做圓周運動的周期越大D．h越高，摩托車做圓周運動的線速度越小圓錐擺模型1.如圖所示，向心力F向＝mgtanθ＝meq\f(v2,r)＝mω2r，且r＝Lsinθ，聯(lián)立解得v＝eq\r(gLtanθsinθ)，ω＝eq\r(\f(g,Lcosθ))。2．穩(wěn)定狀態(tài)下，θ角越大，對應(yīng)的角速度ω和線速度v就越大，小球受到的拉力F＝eq\f(mg,cosθ)和運動所需的向心力也越大。例7(多選)(2021·河北卷·9)如圖，矩形金屬框MNQP豎直放置，其中MN、PQ足