（浙江選考）2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動 第5講 圓周運(yùn)動和萬有引力定律課件.ppt

1、第5講圓周運(yùn)動和萬有引力定律,專題一力與運(yùn)動,內(nèi)容索引,考點一圓周運(yùn)動有關(guān)物理量的辨析,考點二水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動,考點三豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動問題,考點四萬有引力定律的理解和應(yīng)用,圓周運(yùn)動有關(guān)物理量的辨析,考點一,1.對描述圓周運(yùn)動的物理量的理解以及它們之間的關(guān)系,1基礎(chǔ)知識梳理,2.常見的三種傳動方式及特點(1)皮帶傳動：如圖1甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無相對滑動時，兩輪邊緣線速度大小相等，即vAvB.,圖1,(2)摩擦傳動：如圖2甲所示，兩輪邊緣接觸，接觸點無打滑現(xiàn)象時，兩輪邊緣線速度大小相等，即vAvB.(3)同軸轉(zhuǎn)動：如圖乙所示，兩輪固定在一起繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，兩輪轉(zhuǎn)動的角速度大小相等，即A

2、B.,圖2,1.圓周運(yùn)動特點(2016浙江4月學(xué)考5)如圖3為某中國運(yùn)動員在短道速滑比賽中勇奪金牌的精彩瞬間.假定此時他正沿圓弧形彎道勻速率滑行，則他A.所受的合力為零，做勻速運(yùn)動B.所受的合力恒定，做勻加速運(yùn)動C.所受的合力恒定，做變加速運(yùn)動D.所受的合力變化，做變加速運(yùn)動,答案,2基本題目訓(xùn)練,1,2,3,4,5,圖3,解析,解析運(yùn)動員沿圓弧形彎道勻速率滑行時，其所受的合力提供向心力，大小不變，方向時刻指向圓心，即運(yùn)動員所受的合力是變力，做變加速運(yùn)動，選項A、B、C錯誤，D正確.,2.離心現(xiàn)象下列現(xiàn)象中，與離心現(xiàn)象無關(guān)的是A.運(yùn)動員投擲鉛球時，拋射角在42左右B.通過旋轉(zhuǎn)雨傘來甩干傘上的雨

3、滴C.汽車轉(zhuǎn)彎時速度過大，乘客感覺往外甩D.用洗衣機(jī)脫去濕衣服中的水,答案,1,2,3,4,5,3.同軸轉(zhuǎn)動(2018嘉興市期末)如圖4所示是某品牌手動榨汁機(jī)，榨汁時手柄A繞O點旋轉(zhuǎn)時，手柄上B、C兩點的周期、角速度及線速度等物理量的關(guān)系是A.TBTC，vBvCB.TBTC，vBC，vBvCD.BC，vBvC,答案,1,2,3,4,5,圖4,解析由B、C共軸，故BC，即TBTC，又rBrC，由vr知vBvC，故B正確.,解析,4.皮帶傳動(2018紹興市選考診斷)如圖5所示為一磁帶式放音機(jī)的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，在倒帶時，主動輪以恒定的角速度逆時針轉(zhuǎn)動，P和Q分別為主動輪和從動輪邊緣上的點，則A.主動輪上

4、的P點線速度方向不變B.主動輪上的P點線速度逐漸變大C.主動輪上的P點的向心加速度逐漸變大D.從動輪上的Q點的向心加速度逐漸變大,答案,1,2,3,4,5,圖5,5.齒輪傳動(2018溫州市期末)如圖6所示，修正帶是通過兩個齒輪的相互咬合進(jìn)行工作的.其原理可簡化為圖中所示的模型.A、B是轉(zhuǎn)動的齒輪邊緣的兩點，則下列說法中不正確的是A.A、B兩點的線速度大小相等B.A、B兩點的角速度大小相等C.A點的周期大于B點的周期D.A點的向心加速度小于B點的向心加速度,答案,解析,1,2,3,4,5,圖6,解析齒輪傳動時，邊緣點的線速度相等，即vAvB；根據(jù)vr，可知半徑大的角速度小，即AB，,1,2,3

5、,4,5,水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動,考點二,1.解決圓周運(yùn)動問題的主要步驟(1)審清題意，確定研究對象；明確物體做圓周運(yùn)動的平面是至關(guān)重要的一環(huán)；(2)分析物體的運(yùn)動情況，即物體的線速度是否變化、軌道平面、圓心位置、半徑大小等；(3)分析物體的受力情況，畫出受力分析圖，確定向心力的來源；(4)根據(jù)牛頓運(yùn)動定律及向心力公式列方程.,2.常見的三種臨界情況(1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是：彈力FN0.(2)相互接觸的兩物體相對滑動的臨界條件：靜摩擦力達(dá)到最大值.(3)繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力；繩子松弛的臨界條件是FT0.

6、,例1如圖7所示，細(xì)繩一端系著靜止在水平圓盤上、質(zhì)量M0.5kg的物體A，另一端通過圓盤中心的光滑小孔吊著質(zhì)量m0.3kg的物體B，物體A與小孔距離為0.4m(物體A可看成質(zhì)點)，已知A和水平圓盤間的最大靜摩擦力為2N.現(xiàn)使圓盤繞中心軸線轉(zhuǎn)動，角速度在什么范圍內(nèi)，B會處于靜止?fàn)顟B(tài)？(g取10m/s2),答案,解析,圖7,解析設(shè)物體A和圓盤保持相對靜止，當(dāng)具有最小值時，A有向圓心O運(yùn)動的趨勢，A受到的靜摩擦力方向沿半徑向外.當(dāng)摩擦力等于最大靜摩擦力時，對A受力分析有FFfM12r，又Fmg，,當(dāng)具有最大值時，A有遠(yuǎn)離圓心O運(yùn)動的趨勢，A受到的最大靜摩擦力指向圓心.對A受力分析有FFfM22r，,

7、又Fmg，,6.如圖8所示，小物塊A與水平圓盤保持相對靜止，隨著圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動，則A受到的力有A.重力、支持力B.重力、向心力C.重力、支持力、指向圓心的摩擦力D.重力、支持力、向心力、摩擦力,圖8,答案,7.如圖9所示，繩子的一端固定在O點，另一端拴一重物在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動A.轉(zhuǎn)速相同時，繩短的容易斷B.周期相同時，繩短的容易斷C.線速度大小相等時，繩短的容易斷D.線速度大小相等時，繩長的容易斷,圖9,答案,解析,解析繩子的拉力提供向心力，設(shè)繩子的拉力為F，,所以，當(dāng)轉(zhuǎn)速n相同，即是周期或角速度相同時，繩長r越大，拉力F越大，繩子越容易斷，選項A、B錯誤；當(dāng)線速度v相等時，

8、繩長r越小，拉力F越大，繩子越容易斷，選項C正確，D錯誤.,8.(2018溫州市六校期末)擺式列車是集電腦、自動控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車，如圖10所示.當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時，在電腦控制下，車廂會自動傾斜；行駛在直線上時，車廂又恢復(fù)原狀，就像玩具“不倒翁”一樣.假設(shè)有一擺式列車在水平面內(nèi)行駛，以360km/h的速度轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎所在處半徑為1km，則質(zhì)量為50kg的乘客，在轉(zhuǎn)彎過程中所受到的火車給他的作用力為(g取10m/s2)A.500NB.1000NC.500ND.0,圖10,答案,解析,豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動問題,考點三,1.定模型：首先判斷是輕繩模型還是輕桿模型，兩種模型過最高點的臨界條件不同

9、.2.確定臨界點：抓住輕繩模型中最高點v及輕桿模型中v0這兩個臨界條件.3.研究狀態(tài)：通常情況下豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動只涉及最高點和最低點的運(yùn)動情況.4.受力分析：對物體在最高點或最低點時進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列出方程.5.過程分析：應(yīng)用動能定理或機(jī)械能守恒定律將初、末兩個狀態(tài)聯(lián)系起來列方程.,例2如圖11所示，質(zhì)量為m的豎直光滑圓環(huán)A的半徑為r，豎直固定在質(zhì)量為m的木板B上，木板B的兩側(cè)各有一豎直擋板固定在地面上，使木板不能左右運(yùn)動.在環(huán)的最低點靜置一質(zhì)量為m的小球C.現(xiàn)給小球一水平向右的瞬時速度v0，小球會在環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動.為保證小球能通過環(huán)的最高點，且不會使木板離開地面，不計空氣

10、阻力，則初速度v0必須滿足,模型1輕繩模型,圖11,答案,解析,從最高點到最低點的過程中，機(jī)械能守恒，設(shè)最低點的速度為v1，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有：,要使木板不會在豎直方向上跳起，在最高點，球?qū)Νh(huán)的壓力最大為：Fmgmg2mg,從最高點到最低點的過程中，機(jī)械能守恒，設(shè)此時最低點的速度為v2，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：,所以保證小球能通過環(huán)的最高點，且不會使木板在豎直方向上跳起，在最低點的速度范圍為：,9.雜技演員表演“水流星”，在長為1.6m的細(xì)繩的一端，系一個與水的總質(zhì)量為m0.5kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，如圖12所示，若“水流星”通過最高點時的速率為4m/s，

11、則下列說法正確的是(不計空氣阻力，g10m/s2)A.“水流星”通過最高點時，有水從容器中流出B.“水流星”通過最高點時，繩的張力及容器底部受到的壓力均為零C.“水流星”通過最高點時，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D.“水流星”通過最高點時，繩子的拉力大小為5N,圖12,解析,答案,例3如圖13所示，在豎直平面內(nèi)固定有兩個很靠近的同心圓軌道，外軌內(nèi)表面光滑，內(nèi)軌外表面粗糙.一質(zhì)量為m的小球從軌道的最低點以初速度v0向右運(yùn)動，球的直徑略小于兩軌間距，球運(yùn)動的軌道半徑為R，不計空氣阻力.下列說法正確的是,模型2輕桿模型,圖13,解析,答案,則小球能到達(dá)與圓軌道圓心等高的一點后反向返回，在最低點兩側(cè)

12、往返運(yùn)動，選項A錯誤；,小球到達(dá)最高點的速度恰好為零，但是因軌道內(nèi)軌外表面粗糙，則小球與內(nèi)軌接觸時要損失機(jī)械能，則小球不能到達(dá)最高點，選項B錯誤；若小球運(yùn)動時只與軌道的外軌接觸而恰能到達(dá)最高點，,小球始終做完整的圓周運(yùn)動，且沿外軌道恰能運(yùn)動到最高點，選項C正確，D錯誤.,10.(2018嘉興市期末)體操運(yùn)動員做“單臂大回環(huán)”時，用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，如圖14所示.此過程中，運(yùn)動員到達(dá)最低點時手臂受的拉力約為(不計空氣阻力)A.50NB.500NC.2500ND.5000N,得F5mg2500N，故C正確.,圖14,答案,解析,萬有引力定律的理解和應(yīng)用,考

13、點四,1.解決天體(衛(wèi)星)運(yùn)動問題的基本思路(1)天體運(yùn)動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即,(2)在中心天體表面或附近運(yùn)動時，萬有引力近似等于重力，即mg(g表示天體表面的重力加速度).,2.天體質(zhì)量和密度的估算(1)利用天體表面的重力加速度g和天體半徑R(忽略自轉(zhuǎn)的影響).,(2)利用衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動的周期T和軌道半徑r.,3.衛(wèi)星運(yùn)行參量的計算與比較,例4(2018杭州市期末)中國科學(xué)家利用“悟空”衛(wèi)星獲得了高能電子宇宙射線能譜，有可能為暗物質(zhì)的存在提供新證據(jù).已知“悟空”在低于同步衛(wèi)星的圓軌道上運(yùn)行，經(jīng)過時間t(t小于其周期)，運(yùn)動的弧長為s，與地球中心連線掃過的弧度為，引力

14、常量為G.根據(jù)上述信息，下列說法中正確的是A.“悟空”的線速度大于第一宇宙速度B.“悟空”的向心加速度比地球同步衛(wèi)星的小C.“悟空”的環(huán)繞周期為D.“悟空”的質(zhì)量為,解析,答案,解析衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，,衛(wèi)星的軌道半徑越大，速率越小，第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，故“悟空”在軌道上運(yùn)行的速度小于地球的第一宇宙速度，故A錯誤；,則知“悟空”的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星的向心加速度，故B錯誤；,“悟空”繞地球做勻速圓周運(yùn)動，萬有引力提供向心力，,11.2019年和2020年，中國將把6顆第三代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空，并送入繞地球的橢圓軌道.該衛(wèi)星發(fā)射速度v大小的范圍是A.v7.9km/sB

15、.7.9km/sv11.2km/sC.11.2km/sv16.7km/sD.v16.7km/s,答案,12.(2018浙江4月選考9)土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”(如圖15)，每16天繞土星一周，其公轉(zhuǎn)軌道半徑為1.2106km.已知引力常量G6.671011Nm2/kg2，則土星的質(zhì)量約為A.51017kgB.51026kgC.51033kgD.51036kg,答案,圖15,解析根據(jù)“泰坦”的運(yùn)動情況，由萬有引力提供向心力，,解析,代入數(shù)據(jù)得M51026kg，故選B.,13.NASA的新一代詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將被放置在太陽與地球的第二拉格朗日點L2處，飄蕩在地球背對太陽后方150萬公里處的太空.其面積超過哈勃望遠(yuǎn)鏡5倍，其觀測能量可能是后者70倍以上，如圖16所示，L2點處在太陽與地球連線的外側(cè)，在太陽和地球的引力共同作用下，衛(wèi)星在該點能與地球一起繞太陽運(yùn)動(視為圓周運(yùn)動)，且時刻保持背對太陽和地球，不受太陽的干擾而進(jìn)行天文觀測.不考慮其他星球的影響，,圖16,下列關(guān)于工作在L2點的天文衛(wèi)星的說法中正確的是,答案,A.它繞太陽運(yùn)動的向心力由太陽對它的