高考物理二轮复习 专题二 曲线运动 万有引力与航天 第8课时 圆周运动课件.ppt

第8课时圆周运动 知识点一匀速圆周运动及描述圆周运动的物理量 d d 1 静止在地球上的物体 两极除外 都要随地球一起转动 下列说法正确的是 a 它们的运动周期都是相同的b 它们的线速度都是相同的c 它们的线速度大小都是相同的d 它们的角速度是不同的 解析地球绕自转轴转动时 地球上所有点的周期及角速度都是相同的 除极点外 地球表面物体做圆周运动的平面是物体所在纬度线平面 其圆心分布在整条自转轴上 不同纬度处的物体做圆周运动的半径是不同的 只有同一纬度处的物体转动半径相等 线速度的大小才相等 但即使物体的线速度大小相同 方向也各不相同 选项a正确 答案a 2 2016 9月金华十校联考 如图1所示 当时钟正常工作时 比较时针 分针和秒针转动的角速度和周期 则秒针的 a 角速度最大 周期最大b 角速度最小 周期最小c 角速度最小 周期最大d 角速度最大 周期最小 图1 答案d 知识点二向心加速度 d d 3 关于向心加速度的物理意义 下列说法正确的是 a 它描述的是线速度大小变化的快慢b 它描述的是线速度方向变化的快慢c 它描述的是物体运动的路程变化的快慢d 它描述的是角速度变化的快慢解析加速度始终与线速度方向垂直 故向心加速度只表示线速度的方向改变的快慢 不表示线速度的大小改变的快慢 a d错误 b正确 圆周运动中 线速度是描述物体运动路程变化快慢的物理量 c错误 答案b 4 2016 9月绍兴适应性考试 如图2所示 自行车的大齿轮 小齿轮 后轮的半径之比为4 1 16 在用力蹬脚踏板前进的过程中 下列说法正确的是 图2 a 小齿轮和后轮的角速度大小之比为16 1b 大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为1 4c 大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1 4d 大齿轮和小齿轮轮缘的向心加速度大小之比为4 1 答案b 知识点三向心力 d d 5 关于向心力的说法中正确的是 a 做圆周运动的物体一定有向心加速度 这个加速度所产生的力叫做向心力b 做圆周运动的物体一定有向心加速度 这个加速度需要力来产生 产生向心加速度的力叫做向心力c 某一物体的向心力随半径的增大而减小d 向心力总指向圆心 因此其方向不变 解析力是产生加速度的原因 是力产生加速度而不是加速度产生力 因此选项a错误 b正确 向心力的大小与半径的关系是由问题情景决定的 只有v或 确定 才能确定其关系 选项c错误 虽然圆周上不同点所受的向心力均指向圆心 但向心力的方向并不是不变的 而是时刻变化的 选项d错误 答案b 6 在水平面上转弯的摩托车 如图3所示 提供向心力的是 图3 a 重力和支持力的合力b 静摩擦力c 滑动摩擦力d 重力 支持力 牵引力的合力 解析本题考查的是受力分析的问题 由图可知 在水平面上转弯的摩托车所受向心力是其与地面的静摩擦力提供的 答案b 易混点一常见的三种传动方式及特点1 皮带传动 如图4甲 乙所示 皮带与两轮之间无相对滑动时 两轮边缘线速度大小相等 即va vb 图4 2 摩擦传动 如图5所示 两轮边缘接触 接触点无打滑现象时 两轮边缘线速度大小相等 即va vb 图5图6 3 同轴传动 如图6甲 乙所示 绕同一转轴转动的物体 角速度相同 a b 由v r知v与r成正比 练1 2016 浙江嘉兴调研 科技馆的科普器材中常有如图7所示的匀速率的传动装置 在大齿轮盘内嵌有三个等大的小齿轮 若齿轮的齿很小 大齿轮的半径 内径 是小齿轮半径的3倍 则当大齿轮顺时针匀速转动时 下列说法正确的是 图7 a 小齿轮逆时针转动b 小齿轮每个齿的线速度均相同c 小齿轮的角速度是大齿轮角速度的3倍d 大齿轮每个齿的向心加速度大小是小齿轮的3倍 答案c 易错点二不能正确确定圆心位置及向心力的来源 一 二 三 四 求解圆周运动问题 练2 有一种杂技表演叫 飞车走壁 由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演台的侧壁高速行驶 在水平面内做匀速圆周运动 图8中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹 轨迹离地面的高度为h 如果增大高度h 则下列关于摩托车说法正确的是 图8 a 对侧壁的压力fn增大b 做圆周运动的周期t不变c 做圆周运动的向心力f增大d 做圆周运动的线速度增大 解析摩托车做匀速圆周运动 提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力fn的合力 作出受力分析图 答案d 疑难点三典型圆周运动问题1 求解生活中的圆周运动问题的关键 构建物理模型 1 火车转弯模型的解题策略 对火车转弯问题一定要搞清合力的方向 指向圆心方向的合外力提供物体做圆周运动的向心力 方向指向水平面内的圆心 弯道两轨在同一水平面上时 向心力由外轨对轮缘的挤压力提供 当外轨高于内轨时 向心力由火车的重力和铁轨的支持力以及内 外轨对轮缘的挤压力的合力提供 这还与火车的速度大小有关 2 汽车过拱桥模型 过凹形桥最低点时 汽车的加速度方向竖直向上 处于超重状态 为使对桥压力不超出最大承受力 汽车有最大行驶速度限制 应用牛顿第二定律列方程时 应取加速度方向为正方向 汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是作用力与反作用力 2 竖直面内圆周运动最高点处的受力特点如图9所示 甲乙丙图9 练3 如图10所示 小球紧贴在竖直放置的光滑圆形管道内壁做圆周运动 内侧壁半径为r 小球半径为r 则下列说法正确的是 图10 解析小球沿管道上升到最高点的速度可以为零 故a b均错误 小球在水平线ab以下的管道中运动时 由外侧管壁对小球的作用力fn与小球重力在背离圆心方向的分力fmg的合力提供向心力 即 fn fmg ma 因此 外侧管壁一定对小球有作用力 而内侧管壁无作用力 c正确 小球在水平线ab以上的管道中运动时 小球受管壁的作用力情况与小球速度大小有关 d错误 答案c 2 与弹力有关的临界极值问题压力 支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零 绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等 练4 如图11所示 两个质量均为m的小木块a和b 可视为质点 放在水平圆盘上 a与转轴oo 的距离为l b与转轴的距离为2l 木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所 图11 受重力的k倍 重力加速度大小为g 若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动 用 表示圆盘转动的角速度 下列说法正确的是 答案c 真题示例 例1 2016 10月浙江选考 在g20峰会 最忆是杭州 的文艺演出中 芭蕾舞演员保持如图12所示姿式原地旋转 此是手臂上a b两点角速度大小分别为 a b 线速度大小分别为va vb 则 a a bb a bc va vbd va vb 图12 答案d 例2 2015 4月浙江学考 如图13为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间 假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行 则他 图13 a 所受的合力为零 做匀速运动b 所受的合力恒定 做匀加速运动c 所受的合力恒定 做变加速运动d 所受的合力变化 做变加速运动答案d 例3 2015 10月浙江学考 质量为30kg的小孩坐在秋千板上 秋千板离系绳子的横梁的距离是2 5m 小孩的父亲将秋千板从最低点拉起1 25m高度后由静止释放 小孩沿圆弧运动至最低点时 她对秋千板的压力约为 a 0b 200nc 600nd 1000n 答案c 冲刺训练 1 中央电视台 今日说法 栏目报道了发生在湖南长沙某公路上的交通事故 在公路转弯处外侧的李先生家门口 三个月内连续发生了八次大卡车侧翻的事故 经交警调查 画出的现场示意图如图14所示 为了避免卡车侧翻事故再次发生 很多人提出了建议 下列建议中合理的是 图14 a 在进入转弯处设立限速标志 提醒司机不要超速转弯b 改进路面设计 增大车轮与路面间的摩擦c 改造此段弯路 使弯道内侧和外侧等高d 将李先生的家搬走答案a 2 如图15所示 物块p置于水平转盘上随转盘一起运动 图中c方向沿半径指向圆心 a方向与c方向垂直 当转盘逆时针转动时 下列说法正确的是 a 当转盘匀速转动时 p受摩擦力方向为cb 当转盘匀速转动时 p不受转盘的摩擦力c 当转盘加速转动时 p受摩擦力方向可能为ad 当转盘减速转动时 p受摩擦力方向可能为b 图15 解析转盘匀速转动时 重力和支持力平衡 合外力 摩擦力 提供物块做圆周运动的向心力 故摩擦力方向指向圆心o点 a正确 b错误 当转盘加速转动时 物块p做加速圆周运动 不仅有沿c方向指向圆心的向心力 还有指向a方向的切向力 使线速度大小增大 两方向的合力即摩擦力 可能指向b 故c错误 当转盘减速转动时 物块p做减速圆周运动 不仅有沿c方向指向圆心的向心力 还有指向与a方向相反方向的切向力 使线速度大小减小 两方向的合力即摩擦力 可能指向d 故d错误 答案a 3 如图16所示 在光滑水平面上 钉有两个钉子a和b 一根长细绳的一端系一个小球 另一端固定在钉子a上 开始时小球与钉子a b均在一条直线上 图示位置 且细绳的一大部分沿俯视顺时针方向缠绕在两钉子上 现使小球以初速度v0在水平面上沿俯视逆时针方向做圆周运动 使两钉子之间缠绕的绳子逐渐释放 在绳子完全被释放后与释放前相比 下列说法正确的是 图16 a 小球的线速度变大b 小球的角速度变大c 小球的加速度变大d 细绳对小球的拉力变小解析小球以初速度v0在水平面上沿俯视逆时针方向做圆周运动 小球的线速度不变 选项a错误 由于v r 两钉子之间缠绕的绳子逐渐释放 小球做圆周运动的半径r增大 角速度减小 选项b错误 由a v 可知 小球的加速度变小 选项c错误 由牛顿第二定律可知 细绳对小球的拉力变小 选项d正确 答案d 4 未来的星际航行中 宇航员长期处于零重力