高中物理學(xué)業(yè)水平測試復(fù)習(xí)專題四曲線運(yùn)動(dòng)第4講向心力、生活中的圓周運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)課件

第4講向心力、生活中的圓周運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)課標(biāo)要求1.通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系．2．能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．3．了解生產(chǎn)生活中的離心現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因．考點(diǎn)一PART01第一部分速度的方向速度的大小始終沿半徑方向指向圓心變力√【跟蹤訓(xùn)練1】如圖所示，一物體隨圓盤在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于該物體的受力情況，下列說法正確的是(

)A．物體只受重力和支持力B．物體只受重力和摩擦力C．物體受重力、支持力和摩擦力D．物體受重力、支持力、摩擦力和向心力解析：物體在水平面上一定受到重力和支持力作用，物體在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，有背離圓心的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，因此受到指向圓心的靜摩擦力，且靜摩擦力提供向心力．√【跟蹤訓(xùn)練2】旱冰愛好者在地面上滑行如圖所示，若他正沿圓弧彎道以不變的速率滑行，則他(

)A．做勻速運(yùn)動(dòng)B．所受的合力為0C．受到重力和向心力D．向心加速度方向不斷變化√解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向是時(shí)刻改變的，故勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；合力提供做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，B錯(cuò)誤；向心力是由沿半徑方向的合力提供的，C錯(cuò)誤；向心加速度大小不變，方向時(shí)刻改變，D正確．考點(diǎn)二PART02第二部分考點(diǎn)二探究向心力大小的表達(dá)式

實(shí)驗(yàn)方案一用繩和沙袋定性感受向心力如圖甲所示，繩子的一端拴一個(gè)小沙袋(或其他小物體)，在離小沙袋重心40cm的地方打一個(gè)繩結(jié)A，在離小沙袋重心80cm的地方打另一個(gè)繩結(jié)B.同學(xué)甲看手表計(jì)時(shí)，同學(xué)乙按下列步驟操作：操作一手握繩結(jié)A，如圖乙所示，使沙袋在水平方向上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每秒運(yùn)動(dòng)1周．體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大?。僮鞫秩匀晃绽K結(jié)A，但使沙袋在水平方向上每秒運(yùn)動(dòng)2周．體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大?。僮魅臑槭治绽K結(jié)B，使沙袋在水平方向上每秒運(yùn)動(dòng)1周．體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大?。僮饕缓筒僮鞫啾?，可以比較在半徑相同的情況下，向心力大小與角速度的關(guān)系．操作一和操作三相比，可以比較在角速度相同的情況下，向心力大小與半徑的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)方案二利用向心力演示器探究向心力大小向心力演示器如圖所示．轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個(gè)槽內(nèi)的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板對(duì)小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧Γㄟ^橫臂的杠桿使彈簧測力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個(gè)球所受向心力的大小．實(shí)驗(yàn)時(shí)采用__________的方法，分別研究向心力與質(zhì)量、半徑、角速度的關(guān)系．

(1)皮帶套在塔輪2、3半徑相同的圓盤上，小球轉(zhuǎn)動(dòng)半徑和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相同時(shí)，可以探究向心力與小球質(zhì)量的關(guān)系．(2)皮帶套在塔輪2、3半徑不同的圓盤上，小球轉(zhuǎn)動(dòng)角速度和質(zhì)量相同時(shí)，可以探究向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的關(guān)系．控制變量(3)皮帶套在塔輪2、3半徑相同的圓盤上，小球質(zhì)量相同、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同時(shí)，可以探究向心力與角速度的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_____________________________________________________________________．向心力大小與物體的質(zhì)量成正比，與角速度的平方成正比，與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑成正比

如圖所示，在“探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中．A、B為質(zhì)量、大小都相同的鋼球，圖中所示是在研究(

)A．向心力的大小F與質(zhì)量m的關(guān)系B．向心力的大小F與角速度ω的關(guān)系C．向心力的大小F與半徑r的關(guān)系解析：變速輪塔半徑不同，兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度不同，兩球的角速度不同，兩球的質(zhì)量相等、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同，則題圖中是在研究向心力的大小F與角速度ω的關(guān)系，故B正確，A、C錯(cuò)誤．√【跟蹤訓(xùn)練3】向心力演示器如圖所示，把兩個(gè)質(zhì)量相同的小球分別放在長槽和短槽內(nèi)，使它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同．依次調(diào)整塔輪上的皮帶的位置，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可以探究(

)A．向心力的大小與質(zhì)量的關(guān)系B．向心力的大小與半徑的關(guān)系C．向心力的大小與角速度的關(guān)系D．角速度與周期的關(guān)系√解析：質(zhì)量相同，半徑相同，只能探究向心力的大小與角速度的關(guān)系，故A、B錯(cuò)誤，C正確；該裝置是用來探究向心力大小關(guān)系，不能探究角速度與周期的關(guān)系，故D錯(cuò)誤．考點(diǎn)三PART03第三部分考點(diǎn)三生活中的圓周運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)

1．生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(1)火車轉(zhuǎn)彎問題如果在轉(zhuǎn)彎處使外軌略_______內(nèi)軌，火車駛過轉(zhuǎn)彎處時(shí)，鐵軌對(duì)火車的支持力的方向不再豎直，而是斜向彎道_______，它與重力的合力指向圓心，成為使火車轉(zhuǎn)彎的向心力．高于內(nèi)側(cè)mg－FN小于大于G－FN勻速圓周完全失重勻速圓周運(yùn)動(dòng)2．離心運(yùn)動(dòng)(1)定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)．(2)受力特點(diǎn)(如圖所示)

①當(dāng)F＝mrω2時(shí)，物體做______________運(yùn)動(dòng)；②當(dāng)F＝0時(shí)，物體沿_______方向飛出；③當(dāng)F<mrω2時(shí)，物體逐漸_______圓心；④當(dāng)F>mrω2時(shí)，物體逐漸向圓心靠近，做_______運(yùn)動(dòng)．勻速圓周切線遠(yuǎn)離近心(3)本質(zhì)：離心運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)需要的向心力．小于(2023·廣東學(xué)考)如圖所示，一物體從固定的光滑圓弧軌道上端由靜止下滑，當(dāng)物體滑到軌道最低點(diǎn)時(shí)，下列說法正確的是(

)A．物體處于超重狀態(tài)B．物體處于平衡狀態(tài)C．物體對(duì)軌道的壓力等于物體受到的重力D．物體對(duì)軌道的壓力大于軌道對(duì)物體的支持力√【跟蹤訓(xùn)練4】在中國南昌有世界第五高摩天輪——南昌之星，總建設(shè)高度為160m，直徑為153m．它共懸掛有60個(gè)太空艙，旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是30min，可容納400人左右游覽．若該摩天輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則乘客(

)A．速度始終恒定B．加速度始終恒定C．對(duì)座椅的壓力始終不變D．受到合力不斷改變√解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向沿圓周的切線方向，方向時(shí)刻在改變，則速度是變化的，故A錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其向心加速度方向始終指向圓心，方向時(shí)刻在變化，向心加速度是變化的，故B錯(cuò)誤；乘客對(duì)座椅的壓力方向始終變化，即壓力變化，故C錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其所受的合力提供向心力，其方向始終指向圓心，始終變化，故D正確．(2023·廣東學(xué)考)如圖所示，靜止在圓盤上的小物塊隨圓盤在水平面內(nèi)一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則物塊所受摩擦力(

)A．大小與轉(zhuǎn)速無關(guān)B．大小與其距轉(zhuǎn)軸的距離無關(guān)C．大小等于物塊所需的向心力D．方向沿圓盤半徑向外解析：物塊所受的摩擦力提供小物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，方向指向圓心，根據(jù)向心力公式F＝mω2r＝m(2πn)2r，其中n是轉(zhuǎn)速，r是距轉(zhuǎn)軸的距離，可知摩擦力的大小與轉(zhuǎn)速平方成正比，與距轉(zhuǎn)軸的距離成正比．√√【跟蹤訓(xùn)練6】如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上有一個(gè)茶壺，始終與盤保持相對(duì)靜止，則(

)A．茶壺只受摩擦力作用B．當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，茶壺離盤中心越近越容易側(cè)滑C．當(dāng)圓盤減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，茶壺受到的摩擦力不指向圓心D．若圓盤突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)，茶壺將沿半徑方向向外滑動(dòng)√(2023·廣東學(xué)考)下列現(xiàn)象中屬于防止離心現(xiàn)象帶來危害的是(

)A．旋轉(zhuǎn)雨傘甩掉雨傘上的水滴B．列車轉(zhuǎn)彎處鐵軌的外軌道比內(nèi)軌道高些C．拖把桶通過旋轉(zhuǎn)使拖把脫水D．洗衣機(jī)脫水筒高速旋轉(zhuǎn)甩掉附著在衣服上的水√解析：旋轉(zhuǎn)雨傘甩掉雨傘上的水滴，拖把桶通過旋轉(zhuǎn)使拖把脫水和洗衣機(jī)脫水筒高速旋轉(zhuǎn)甩掉附著在衣服上的水，都是利用的離心運(yùn)動(dòng)；在修建鐵路時(shí)，列車轉(zhuǎn)彎處鐵軌的外軌道比內(nèi)軌道高些，目的是由重力的分力提供一部分向心力，彌足向心力不足，防止車速過大，火車產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)而發(fā)生側(cè)翻，所以該現(xiàn)象屬于防止離心現(xiàn)象帶來危害．√【跟蹤訓(xùn)練8】如圖所示，光滑水平面上，小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說法正確的是(