人教物理必修二匀速圆周运动知识点与应用有经典例题以及详答汇总

1、中小学1对1课外辅导专家名师堂学科辅导教案教师学生姓名上课日期2-15学科物理年级教材版本人教版学案主题圆周运动课时数量（全程或具体时间）第（2 ）课时授课时段14-16教学目标教学重点、难点教学内容个性化学习问题解决学考重点内容圆周运动&向心力&生活中常见圆周运动针对孩子的问题设计教案、匀速圆周运动1 .定义：物体的运动轨迹是圆的运动叫做圆周运动，物体运动的线速度大小不变的圆周运 动即为匀速圆周运动。2 .特点：轨迹是圆；线速度、加速度均大小不变，方向不断改变，故属于加速度改变 的变速曲线运动，匀速圆周运动的角速度恒定；匀速圆周运动发生条件是质点受到大小 不变、方向始终与速度方向垂直的合外力

2、；匀速圆周运动的运动状态周而复始地出现, 匀速圆周运动具有周期性。3 .描述圆周运动的物理量：（1）线速度v是描述质点沿圆周运动快慢的物理量，是矢量；其方向沿轨迹切线，国际单位制中单位符号是m/s,匀速圆周运动中，v的大小不变，方向却一直在变;角速度是描述质点绕圆心转动快慢的物理量，是矢量；国际单位符号是rad/s；(3)周期t是质点沿圆周运动一周所用时间，在国际单位制中单位符号是s；教学过程(4)频率f是质点在单位时间内完成一个完整圆周运动的次数，在国际单位制中单位符(5)转速n是质点在单位时间内转过的圈数，单位符号为r/s ,以及r/min .4 .各运动参量之间的转换关系:v r yr

3、2 nr 2 n,t 2 r.v1中小学1对1课外辅导专家55.三种常见的转动装置及其特点:模型二：皮带传动va模型三：齿轮传动触类旁通1、一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒 固定，有质量相同的小球a和b沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运 动，如图所示，a的运动半径较大，则（）a. a球的角速度必小于b球的角速度b. a球的线速度必小于b球的线速度c. a球的运动周期必大于b球的运动周期d. a球对筒壁的压力必大于 b球对筒壁的压力2、两个大轮半径相等的皮带轮的结构如图所示， ab两点的半径 之比为2 : 1 , cd两点的半径之比也为 2 : 1 ，则abcdh点的 角速度之比

4、为,这四点的线速度之比为 c二、向心加速度1 .定义：任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心，这个加速度叫向心加速度。 注：并不是任何情况下，向心加速度的方向都是指向圆心。当物体做变速圆周运动时，向 心加速度的一个分加速度指向圆心。2 .方向：在匀速圆周运动中，始终指向圆心，始终与线速度的方向垂直。向心加速度只改 变线速度的方向而非大小。5.两个函数图像:3 .意义：描述圆周运动速度方向方向改变快慢的物理量。触类旁通1、如图所示的吊臂上有一个可以沿水平方向运动的小车 a,小车下装有吊着物体b的吊钩。在小车a与物体b以相同的水平 速度沿吊臂方向匀速运动的同时，吊钩将物体 b向上吊起。a、b之

5、 间的距离以d = h 2t2(si)(si表示国际单位制，式中h为吊臂离地 面的高度)规律变化。对于地面的人来说，则物体做 ()a.速度大小不变的曲线运动b.速度大小增加的曲线运动c.加速度大小方向均不变的曲线运动a飞ob沿竖直方向，上端a 达b点时的速度 b/ u d.加速度大小方向均变化的曲线运动2、如图所示，位于竖直平面上的圆弧轨道光滑，半径为r, 距地面高度为h,质量为m的小球从a点由静止释放，到 为，最后落在地面上c点处，不计空气阻力，求：小球刚运动到b点时的加速度为多大，对轨道的压力 多大；(2)小球落地点c与b点水平距离为多少。三、向心力1.定义：做圆周运动的物体所受到的沿着半

6、径指向圆心的合力，叫做向心力 2.方向：总是指向圆心。3.公式:2v 2fn m- m r mvr222m r m(2 n) r.t4.几个注意点：向心力的方向总是指向圆心，它的方向时刻在变化，虽然它的大小不变， 但是向心力也是变力。在受力分析时，只分析性质力，而不分析效果力，因此在受力分 析是，不要加上向心力。描述做匀速圆周运动的物体时，不能说该物体受向心力，而是 说该物体受到什么力，这几个力的合力充当或提供向心力。四、变速圆周运动的处理方法1 .特点：线速度、向心力、向心加速度的大小和方向均变化。22 .动力学方程：合外力沿法线方向的分力提供向心力：fn ml m2r。合外力沿切线方 r向

7、的分力产生切线加速度：f产mw at03 .离心运动：(1)当物体实际受到的沿半径方向的合力满足 f彳ft=f需=巾0 2r时，物体做圆周运动；当f供 5需=山0 2r时，物体做离心运动。(2)离心运动并不是受“离心力”的作用产生的运动，而是惯性的表现，是f供vo,外轨道对火车轮缘有挤压作用;模型二：汽车过拱桥问题:涉及公式:22mg fn m，所以当 fn mg m- mg,rr此时汽车处于失重状态，而且越大越明显，因此汽车过拱桥时不宜告诉行驶。b、分析:2rv当 fn mg m rv tgr :(1)jgr ,汽车对桥面的压力为0,汽车出于完全失重状态;v、成,汽车对桥面的压力为0 fn

8、mg。tgr ，汽车将脱离桥面，出现飞车现象。c、注意：同样，当汽车过凹形桥底端时满足 fnmg2mv ,汽车对a、涉及公式： mgtan mgsin m% 7fr2 mv触类旁通1、铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的倾 角为8 ,如图所示，弯道处的圆弧半径为 r,若质量为m的火车转一.弯时速度小于，则（）a.内轨对内侧车轮轮缘有挤压b.外轨对外侧车轮轮缘有挤压c.这时铁轨对火车的支持力等于d.这时铁轨对火车的支持力大于2、如图所示，质量为m的物体从半径为r的半球形碗边向碗底滑动, 滑倒最低点时的速度为vo若物体滑倒最低点时受到的摩擦力是 f ,则物体与碗的动摩擦因

9、数n为（）0a f b 、 fr c 、 fr -2-2mgmgr mvmgr mvii、圆周运动的临界问题a.常见竖直平面内圆周运动的最高点的临界问题谈一谈： 竖直平面内 的圆周运动是典型的变速圆周运动。对于物体在竖直平面内做变速匮 中小学1对1课外辅导专家周运动的问题，中学物理只研究问题通过最高点和最低点的情况，并且经常出现有关最高 点的临界问题。模型三：轻纯约束、单轨约束条件下，小球过圆周最高点：(注意：绳对小球只能产生沿绳收缩方向的拉力 .)的弹力刚好等于0,小球的重力提供向心力。即:2v临界mg mv庙界 qgr。(1)临界条件：小球到达最高点时，绳子的拉力或单轨(2)小球能过最高点

10、的条件：v jgr.当v jgr时,对球产生向下的拉力或轨道对球产生向下的压力。模型四：轻杆约束、双轨约束条件下，小球过圆周最高点:y一高点的临街速度v临界0.甲乙(1)临界条件：由于轻杆和双轨的支撑作用，小球恰能到达最(2)如图甲所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力情况: 当v=0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力 fn ,其大小小球的重力，即fn=mg ；当 v /gr 时，fn=0 ;当v gr时，轻杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大。(3)如图乙所示的小球过最高点时，光滑双轨对小球的弹力情况:当v=0时，轨道的内壁下侧对小球有竖直向上的支持力fn,其大小等于小球的重力,

11、fn=mg ;当0 v jgr时，轨道的内壁下侧对小球仍有竖直向上的支持力fn,大小随小球速度的土大而减小，其取值范围是0 fn mg ；当 v dgr 时，fn=0 ;模型五：小物体在竖直半圆面的外轨道做圆周运动:两种情况:(1)若使物体能从最高点沿轨道外侧下滑,触类旁通1、如图所示，质量为0.5 kg的小杯里 导、 盛有1 kg的水，用纯 子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动 / 半径为1 m小杯通过最高点的速度为4 m/s , g取10 m/s2 ,求： ill(1)在最高点时，绳的拉力？/(2)在最高点时水对小杯底的压力？/(3)为使小杯经过最高点时水不流出，在最高 一点时最小

12、 .b速率是多少？i o. *，,%/a2、如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过 o点的水平轴自由转动，现给小球一初 速度，使其做圆周运动，图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作 用力可能是()a. a处为拉力,b处为拉力b. a处为拉力，b处为推力c. a处为推力，b处为拉力d. a处为推力，b处为推力3、如图所示，lmp0光滑轨道，lm水平，长为5ml mpq半径r=1.6m的半圆，qomfc同一竖直面上，在恒力 a下，质量m=1kg的物体a从l点由静止开始运动， 。- * f m时立即停止用力，欲使 a刚好能通过q点，则力f大小为多少?中小学1对1课外辅导专家131

13、、解析：小球a、b的运动状态即运动条件均相同，属于三种模型中的皮带传送。则可以知道，两个小球的线速度v相同，b错；因为rarb,则a cdb,tatb,a.c正确；又因为两小球各方面条件均相同,所以，两小球对筒壁的压力相同，d错。所以a、c正确。2、1 ： 1 ： 2 ： 2 ,这四点的线速度之比为2 ： 1 ： 4 ： 2 。3.ac解析：虱r1/ e，的二一-=2g & =监 + 建&$二 3 侬r4.二根据牛顿第三定律可知.7 . ph-r!小球运动到j点对轨道的压力为3 mg.触类旁通1、铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨水平面的倾角为8,如图所示，弯道处的圆弧半径为r,若

14、质量为弯时速度小于，则（a ）的火车转道平面与a.内轨对内侧车轮轮缘有挤压b.外轨对外侧车轮轮缘有挤压c.这时铁轨对火车的支持力等于d.这时铁轨对火车的支持力大于解析：当内外轨对轮缘没有挤压时，物体受重力和支持力的合力提供向心力，此时速度为jgrtano。3、如图所示，质量为m的物体从半径为r的半球形碗边向碗底滑动，滑低点时的速度为v。若物体滑倒最低点时受到的摩擦力是f,倒最则物体与碗的动摩擦因数以为（b ）。a、_lb、fr2mgmgr mvc、fr2 mgr mvd、jr2 mv解析：设在最低点时，碗对物体的支持力为f,贝u f mgma2m,解得f r2v 4mg m,由rff=正解得

15、vr，化简得mg m frmgr mv2,所以b正确。触类旁通1、如图所示，质量为0.5 kg的小杯里盛有1 kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1 m，小杯通过最高点的速度为 4 m/s , g取10 m/s2 ,求：(1)在最高点时，绳的拉力？(2)在最高点时水对小杯底的压力？b(3)为使小杯经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是多少？/jiii1, o 0;答案：(1)9 n ,方向竖直向下；(2)6 n ,方向竖直向上；(3)m/s = 3.16 m/s ；lv.%. /2、如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过。点的水平轴自由转动，现给 . a小球一初速度，使其做圆周运动，图中作用力可能是(ab )a. a处为拉力，b处为拉力lmc. a处为推力，b处为拉力 d. a处为推力，b处为推力4、如图所示，lm