（江浙选考1）2020版高考物理总复习 第五章 曲线运动 第12讲 圆周运动课件

1、第第1212讲圆周运动讲圆周运动 -2- -3- 考点一考点二考点三 圆周运动中的基本概念 核心知识整合核心知识整合 一、描述圆周运动的基本概念 1.线速度:描述物体圆周运动快慢的物理量。定义式:v=。 2.角速度:描述物体绕圆心转动快慢的物理量。定义式:。 向心加速度 -4- 考点一考点二考点三 二、描述圆周运动几个物理量之间的关系 r 2rf m2r -5- 考点一考点二考点三 三、传动装置 1.皮带传动:如图甲、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。 2.摩擦传动:如图丙所示,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。

2、 3.同轴传动:如图丁所示,两轮固定在一起绕同一转轴转动,两轮 转动的角速度大小相等,即A=B。 -6- 考点一考点二考点三 关键能力提升关键能力提升 命题点一命题点一各物理量之间的关系各物理量之间的关系 【例1】 一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为4 m/s,转动周 期为2 s,则下列计算错误的是() A.角速度为0.5 rad/s B.转速为0.5 r/s C.轨迹半径为 D.加速度大小为4 m/s2 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -7- 考点一考点二考点三 【例2】 (多选)火车以60 m/s的速率转过一段弯道,某乘客发现 放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10。在此10

3、 s时间内, 火车() A.运动路程为600 m B.加速度为零 C.角速度约为1 rad/s D.转弯半径约为3.4 km 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -8- 考点一考点二考点三 方法技巧 -9- 考点一考点二考点三 命题点二命题点二传动装置传动装置 【例3】 (2018浙江教育绿色评价联盟高考适应性)硬盘是电脑 主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。 碟片外覆盖有铁磁性材料。如图所示,电动机使磁盘以5 400 r/min 的转速匀速转动,磁头在读、写数据时是不动的,磁盘每转一圈,磁 头沿半径方向跳动一个磁道。外磁道某一点P与内磁道某一点Q相 比,有() A.n

4、PnQB.PQ C.vPaQ 答案解析解析 关闭 P、Q两点同轴转动,故两点有相同的角速度,即P=Q,根据=2n,则有: nP=nQ;由题知P点的半径大于Q点的半径,根据v=r,则有vPvQ;根据 a=2r,则有aPaQ,故选D。 答案解析 关闭 D -10- 考点一考点二考点三 【例4】 (2018年4月浙江杭州余杭区模拟)如图所示,自行车的大 齿轮、小齿轮和后轮三个轮子的半径不一样,它们的边缘有A、B、 C三个质点。下列说法正确的是() A.A、B、C三点的线速度大小相等 B.A、B、C三点的角速度大小相等 C.由公式 可知A、B两点的向心加速度与半径r成反比 D.由公式a=r2可知A、B

5、两点的向心加速度与半径r成正比 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -11- 考点一考点二考点三 方法技巧1.两种传动装置的特点 (1)凡是直接用皮带传动(包括链条传动、摩擦传动、齿轮传动) 的两个轮子,两轮边缘上各点的线速度大小相等。 (2)凡是同一个轮轴上(各个轮都绕同一根轴同步转动)的轮子,轮 上各点的角速度都相等(轴上的点除外) 2.圆周运动基本公式 -12- 考点一考点二考点三 圆周运动中的动力学分析 核心知识整合核心知识整合 1.解决圆周运动问题的主要步骤 (1)审清题意,确定研究对象。明确物体做圆周运动的平面是至关 重要的一环; (2)分析物体的线速度是否变化、轨道平面、圆心位置

6、、半径大 小等; (3)分析物体的受力情况,画出受力分析图,确定向心力的来源; (4)根据牛顿运动定律及向心力公式列方程。 -13- 考点一考点二考点三 2.常见的三种临界情况 (1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是弹 力为零。 (2)两物体相接触相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值。 (3)绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大 张力;绳子松弛的临界条件是FT=0。 -14- 考点一考点二考点三 关键能力提升关键能力提升 命题点一命题点一向心力来源向心力来源 【例5】 如图所示,物块在水平圆盘上,与圆盘一起绕固定轴匀速 运动,下列说法中正确的是() A.物

7、块处于平衡状态 B.物块受三个力作用 C.在角速度一定时,物块到转轴的距离越远,物块越不容易脱离圆 盘 D.在物块到转轴的距离一定时,物块运动周期越小,物块越不容易 脱离圆盘 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -15- 考点一考点二考点三 【例6】 山城重庆的轻轨交通颇有山城特色,由于地域限制,弯道 半径很小,在某些弯道上行驶时列车的车身严重倾斜。每到这样的 弯道乘客都有一种坐过山车的感觉,很是惊险刺激。假设某弯道铁 轨是圆弧的一部分,转弯半径为R,重力加速度为g,列车转弯过程中 倾角(车厢地面与水平面夹角)为,则列车在这样的轨道上转弯行驶 的安全速度(轨道不受侧向挤压)为() 答案解析解析

8、 关闭 答案解析 关闭 -16- 考点一考点二考点三 方法技巧求解圆周运动问题必须进行的三类分析 -17- 考点一考点二考点三 命题点二命题点二离心运动离心运动 【例7】 如图所示,在匀速转动的洗衣机脱水桶内壁上,有一件湿 衣服随圆桶一起转动而未滑动,则() A.衣服随圆桶做圆周运动的向心力由静摩擦力提供 B.圆桶转速足够大时,衣服上的水滴将做离心运动 C.圆桶转速增大,衣服对桶壁的压力始终不变 D.圆桶转速增大以后,衣服所受摩擦力也增大 答案解析解析 关闭 衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用,共3个力作用,由于衣服在 圆筒内壁上不掉下来,竖直方向上没有加速度,重力与静摩擦力二力平衡,

9、靠弹力提供向心力;随着圆桶转速的增加,弹力增加,但静摩擦力不变,故 ACD错误;对于水滴而言,衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心 力,随着圆桶转速的增加,需要的向心力增加,当附着力不足以提供圆周运 动需要的向心力时,衣服上的水滴将做离心运动,故B正确。 答案解析 关闭 B -18- 考点一考点二考点三 命题点三命题点三同轴转动同轴转动 【例8】 甲、乙两名溜冰运动员,M甲=80 kg,M乙=40 kg,面对面拉 着弹簧测力计做圆周运动的溜冰表演,如图所示。两人相距0.9 m, 弹簧测力计的示数为9.2 N,下列判断中正确的是() A.两人的线速度相同,约为40 m/s B.两人的角速度相

10、同,为5 rad/s C.两人的运动半径相同,都是0.45 m D.两人的运动半径不同,甲为0.3 m,乙为0.6 m 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -19- 考点一考点二考点三 【例9】 (多选)如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向 放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们分居圆心两侧, 与圆心距离分别为RA=r,RB=2r,与盘间的动摩擦因数相同,最大静 摩擦力等于滑动摩擦力,当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑 动时,下列说法正确的是() A.此时绳子张力为T=3mg B.此时圆盘的角速度为 C.此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外 D.此时烧断绳子,A仍相对盘静止,B

11、将做离心运动 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -20- 考点一考点二考点三 竖直面内圆周运动的临界问题 核心知识整合核心知识整合 -21- 考点一考点二考点三 -22- 考点一考点二考点三 关键能力提升关键能力提升 命题点一命题点一轻杆模型轻杆模型 【例10】 长度为1 m的轻杆OA的A端有一质量为2 kg的小球,以 O点为圆心,在竖直平面内做圆周运动,如图所示,小球通过最高点 时的速度为3 m/s,g取10 m/s2,则此时小球将() A.受到18 N的拉力 B.受到38 N的支持力 C.受到2 N的拉力 D.受到2 N的支持力 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -23- 考点一考点二

12、考点三 命题点二命题点二轻绳模型轻绳模型 【例11】 如图所示,一质量为m=0.5 kg的小球(可视为质点),用长 为0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动。g取10 m/s2,求: (1)小球要做完整的圆周运动,在最高点的速度至少为多大? (2)当小球在最高点的速度为4 m/s时,轻绳拉力多大? (3)若轻绳能承受的最大张力为45 N,小球的速度不能超过多大? -24- 考点一考点二考点三 -25- 考点一考点二考点三 -26- 考点一考点二考点三 方法技巧竖直面内圆周运动类问题的解题技巧 1.定模型:首先判断是绳模型还是杆模型,两种模型过最高点的临 界条件不同。 2.确定临界点:抓住绳

13、模型中最高点 及杆模型中v0这 两个临界条件。 3.研究状态:通常情况下竖直平面内的圆周运动只涉及最高点和 最低点的运动情况。 4.受力分析:对物体在最高点或最低点时进行受力分析,根据牛顿 第二定律列出方程。 5.过程分析:应用动能定理或机械能守恒定律将初、末两个状态 联系起来列方程。 -27- 12345 1.汽车在公路上行驶时一般不打滑,轮子转一周,汽车向前行驶的距 离等于车轮的周长。某国产轿车的车轮半径约为30 cm,当该型号 的轿车在高速公路上匀速行驶时,驾驶员面前速率计的指针指在 “120 km/h”上,可估算出该车轮的转速近似为() A.1 000 r/sB.1 000 r/min

14、 C.1 000 r/hD.2 000 r/s 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -28- 12345 2.如图所示,半径为r的圆筒,绕竖直中心轴OO旋转,小物块a靠在圆 筒的内壁上,它与圆筒内壁间的动摩擦因数为,最大静摩擦力与滑 动摩擦力相同,要使a不下落,则圆筒转动的角速度至少为() 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -29- 12345 3.(2018浙江11月选考)一质量为2.0103 kg的汽车在水平公路上行 驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4104 N,当汽车经过半径 为80 m的弯道时,下列判断正确的是() A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B.汽车转

15、弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4104 N C.汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑 D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -30- 12345 4.(2018浙江温州九校期末)如图所示是磁带录音机的磁带盒的示意 图,A、B为缠绕磁带的两个轮子边缘上的点,两轮的半径均为r,在放 音结束时,磁带全部绕到了B点所在的轮上,磁带的外缘半径R=3r,C 为磁带外缘上的一点。现在进行倒带,则此时() A.A、B、C三点的周期之比为313 B.A、B、C三点的线速度之比为313 C.A、B、C三点的角速度之比为133 D.A、B、C三点的向心加速度之比为613 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -31- 12345 5.我国高铁技术