广东粤教版学海导航新课标高中总复习(第1轮)物理：第4章_第3讲匀速圆周运动课件

1、立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板一、描述圆周运动的物理量一、描述圆周运动的物理量1.线速度：线速度：做匀速圆周运动的物做匀速圆周运动的物体所通过的体所通过的与所用的与所用的的比值的比值,是是量量.(1)物理意义：物理意义：描述质点沿圆周描述质点沿圆周运动的运动的.(2)方向：方向：某点线速度方向沿圆某点线速度方向沿圆弧该点弧该点.(3)大小：大小：.(4)单位：单位：米每秒，符号：

2、米每秒，符号：m/s.弧长弧长时间时间矢矢快慢快慢切线方向切线方向svt立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板线速度是物体做圆周运动的瞬时速度线速度是物体做圆周运动的瞬时速度.2.角速度：角速度：做匀速圆周运动的物体，连做匀速圆周运动的物体，连接物体与圆心的半径转过的接物体与圆心的半径转过的与所用与所用的的的比值的比值.是是量量.(1)物理意义：物理意义：描述质点绕圆心转动的描述质点绕圆心转动的.(2)大小：大小：= .(3)单位：单位：弧度每秒，符号：弧度每秒，符号：rad/s.圆心角圆心角时间时间矢矢快慢

3、快慢t立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板3.周期周期T、频率、频率f、转速、转速n(1)周期周期T：做圆周运动物体运动一：做圆周运动物体运动一周所用的周所用的叫周期叫周期.是是量量.常用符号常用符号T表示，单位：秒，符号：表示，单位：秒，符号：s.(2)频率频率f：做圆周运动物体：做圆周运动物体1秒钟沿秒钟沿圆周绕圆心所转的圈数叫频率圆周绕圆心所转的圈数叫频率.是是量量.常用符号常用符号f表示，单位：赫兹，符号：表示，单位：赫兹，符号：Hz.(3)做圆周运动的物体单位时间内沿做圆周运动的物体单位时间内沿圆

4、周绕圆心转过的圈数，叫转速圆周绕圆心转过的圈数，叫转速.是是量量.常用符号常用符号n表示，单位：转表示，单位：转/分钟、分钟、转转/秒秒.时间时间标标标标标标立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板4.v、T、f的关系的关系T=v=v=r.T、f、三个量中任一个三个量中任一个确定，其余两个也就确定了确定，其余两个也就确定了.但但v还还和半径和半径r有关有关.1f22fT2 rT立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板5.向心加速

5、度向心加速度(1)物理意义：物理意义：描述线速度方向描述线速度方向改变的快慢改变的快慢.是是量量.(2)大小：大小：a=(3)方向：方向：总是指向总是指向，方向，方向时刻在变化时刻在变化.不论不论a的大小是否变化，的大小是否变化，a都都是个变加速度是个变加速度.矢矢圆心圆心2222()vrrvrT立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板(4)注意：注意：a与与r是成正比还是是成正比还是反比，要看前提条件，若反比，要看前提条件，若相同，相同，a与与r成正比；若成正比；若v相同，相同，a与与r成反比；若是成反比；若

6、是r相同，相同，a与与2成正比，与成正比，与v2也成正比也成正比.(5)单位：单位：米每二次方秒，符米每二次方秒，符号：号：m/s2.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板6.向心力向心力(1)作用：作用：产生产生，只改，只改变线速度的变线速度的，不改变线速度的，不改变线速度的.因因此，向心力对做圆周运动的物体此，向心力对做圆周运动的物体功功.(2)大小：大小：F向向.(3)方向：方向：总是沿半径指向总是沿半径指向，时刻在变化时刻在变化.即向心力是个即向心力是个力力.向心加速度向心加速度方向方向大小大小不做不

7、做圆心圆心变变2222()vmammrmrmvrT立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板7.向心力的认识和来源向心力的认识和来源(1)向心力不是和重力、弹力、向心力不是和重力、弹力、摩擦力相并列的一种类型的力，向心力是摩擦力相并列的一种类型的力，向心力是按效果命名的力，不是某种性质的力，因按效果命名的力，不是某种性质的力，因此，向心力可以由某一个力提供，也可以此，向心力可以由某一个力提供，也可以由几个力的合力提供，要根据物体受力的由几个力的合力提供，要根据物体受力的实际情况判定实际情况判定.在分析做圆周运动的

8、质点在分析做圆周运动的质点受力情况时，切不可在物体的相互作用力受力情况时，切不可在物体的相互作用力(重力、弹力、摩擦力、万有引力重力、弹力、摩擦力、万有引力)以外再以外再添加一个向心力添加一个向心力.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板(2)由于匀速圆周运动仅是由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变的运速度方向变化而速度大小不变的运动，故只存在向心加速度，物体受动，故只存在向心加速度，物体受的外力的合力就是向心力的外力的合力就是向心力.显然物体显然物体做匀速圆周运动的条件是：物体的做匀速圆周运动的条

9、件是：物体的合外力大小不变，方向始终与速度合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心方向垂直且指向圆心.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板(3)分析向心力来源分析向心力来源的步骤是的步骤是:首先确定研究对象首先确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，运动的轨道平面和圆心的位置，然后分析圆周运动物体所受的然后分析圆周运动物体所受的力力,作出受力图作出受力图,最后找出这些最后找出这些力指向圆心方向的合外力就是力指向圆心方向的合外力就是向心力向心力.例如，沿半球形碗的例如，沿半球形碗的光滑内表面，一小球在

10、水平面光滑内表面，一小球在水平面上上做匀速圆周运动，如图，小球做圆周运动的做匀速圆周运动，如图，小球做圆周运动的圆心在与小球同一水平面上的圆心在与小球同一水平面上的O点，不在球点，不在球心心O，也不在弹力，也不在弹力N所指的所指的PO线上线上.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板这种分析方法和结论同样适用这种分析方法和结论同样适用于圆锥摆、火车转弯等在水平面内的匀速于圆锥摆、火车转弯等在水平面内的匀速圆周运动的问题圆周运动的问题.共同点是由重力和弹力共同点是由重力和弹力的合力提供向心力，向心力方向水平的合力

11、提供向心力，向心力方向水平.(4)变速圆周运动向心力的来源：变速圆周运动向心力的来源：分析向心力来源的步骤同分析匀速圆周运分析向心力来源的步骤同分析匀速圆周运动向心力来源的步骤相向动向心力来源的步骤相向.变速圆周运动变速圆周运动的向心力是合外力沿半径方向的分力提供的向心力是合外力沿半径方向的分力提供的的.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板二、匀速圆周运动及性质二、匀速圆周运动及性质1.定义：定义：质点做圆周运动，如果在质点做圆周运动，如果在任何相等的时间内通过的弧长都任何相等的时间内通过的弧长都，这种，这

12、种运动叫匀速圆周运动运动叫匀速圆周运动.2.线速度的大小恒定，角速度、周线速度的大小恒定，角速度、周期和频率都是期和频率都是的，向心加速度和向的，向心加速度和向心力的心力的也都是恒定不变的也都是恒定不变的.3.性质：性质：是速度大小是速度大小而速度方而速度方向时刻向时刻的的运动，并且是加速度运动，并且是加速度大 小大 小 、 方 向 时 刻 在 变 化 的、 方 向 时 刻 在 变 化 的 运动运动.相等相等恒定不变恒定不变大小大小不变不变在变在变变速曲线变速曲线不变不变变加速曲线变加速曲线立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广

13、东广东 粤教板粤教板4.加速度和向心力：加速度和向心力：由于匀速由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变，故仅存在向心加速度，因此向心不变，故仅存在向心加速度，因此向心力就是做匀速圆周运动的物体所受外力力就是做匀速圆周运动的物体所受外力的的.5.质点做匀速圆周运动的条件：质点做匀速圆周运动的条件：合外力大小合外力大小，方向始终与速度方向，方向始终与速度方向垂直且指向圆心垂直且指向圆心.合力合力不变不变立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板三、变速圆周运动三、变速圆周运动

14、( (非匀速圆周非匀速圆周运动运动) )变速圆周运动的物体，不仅线变速圆周运动的物体，不仅线速度大小、方向时刻在改变，而且加速度速度大小、方向时刻在改变，而且加速度的大小、方向也时刻在改变，是变加速曲的大小、方向也时刻在改变，是变加速曲线运动线运动(注：匀速圆周运动也是变加速运注：匀速圆周运动也是变加速运动动).变速圆周运动的合力一般不指变速圆周运动的合力一般不指向圆心，变速圆周运动所受的合外力产生向圆心，变速圆周运动所受的合外力产生两个效果两个效果.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板1.半径方向的分力：

15、半径方向的分力：产生向心产生向心加速度而改变速度加速度而改变速度.2.切线方向的分力：切线方向的分力：产生切线产生切线方向加速度而改变速度方向加速度而改变速度.故利用公式求圆周上某一点故利用公式求圆周上某一点的向心力和向心加速度的大小，必须用的向心力和向心加速度的大小，必须用该点的瞬时速度值该点的瞬时速度值.方向方向大小大小立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板四、圆周运动解题思路四、圆周运动解题思路1.正确地分析物体的受力情况正确地分析物体的受力情况.2.将合力按半径方向和切线方向将合力按半径方向和切线方向

16、进行分解进行分解.3.在半径方向的分力：产生向心在半径方向的分力：产生向心加速度而改变速度方向加速度而改变速度方向.4.切线方向的分力：产生切线方切线方向的分力：产生切线方向加速度而改变速度大小向加速度而改变速度大小.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板主题主题(1)(1)描述圆周运动的物理描述圆周运动的物理量量做匀速圆周运动的物体，做匀速圆周运动的物体，10s内沿半径为内沿半径为20m的圆周运动的圆周运动100m，试求：，试求：(1)线速度的大小；线速度的大小；(2)角速度的大小；角速度的大小；(3)周期

17、的大小周期的大小.线速度的定义，及线速度线速度的定义，及线速度与角速度，角速度与周期的关系与角速度，角速度与周期的关系立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板(1)由线速度的定义式由线速度的定义式 得：得： (2)由由v=r得：得： (3)由由 得得svt100m/s=10m/s10svt10/ =rad/s=0.5rad/s20v r2T22s4s0.5T立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板 如图如图4-3-1所示，圆环以

18、所示，圆环以直径直径AB为轴匀速转动为轴匀速转动.已知其半径为已知其半径为2m，周期为，周期为2s，求环上，求环上P点和点和Q点的角点的角速度和线速度速度和线速度.图图4-3-1立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板因为所以因为所以P=Q=rad/srP=Rsin30=1m,vP=rPP=m/s2Tsin603m,3m/s.QQQQrRvr立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板如图如图4-3-2所所示的传动装置中，示的传动装

19、置中，B、C两轮固定在一起绕两轮固定在一起绕同一轴转动，同一轴转动，A、B两两轮用皮带传动，三轮轮用皮带传动，三轮半 径 之 间 的 关 系 为半 径 之 间 的 关 系 为rA=rC=2rB，若皮带不，若皮带不打滑，求打滑，求A、B、C轮轮边缘上的边缘上的a、b、c三点三点的角速度之比和线速的角速度之比和线速度之比度之比.图图4-3-2主题主题(2)(2)线速度、角速度、周期间的关系线速度、角速度、周期间的关系立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板线速度、角速度、周期间的关系线速度、角速度、周期间的关系A、

20、B两轮通过皮带传动，皮带不两轮通过皮带传动，皮带不打滑，则打滑，则A、B两轮边缘的线速度大小相等，两轮边缘的线速度大小相等，即即va=vb.由由v=r得：得：a b=rB rA=1 2；B、C两轮固定在一起绕同轴转动，两轮固定在一起绕同轴转动，则则B、C两轮的角速度相等，两轮的角速度相等，即即b=c，vb vc=rB rC=1 2由以上各式，得由以上各式，得a b c= 1 2 2 ；va vb vc=1 1 2.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板在处理传动装置中各物理量之间在处理传动装置中各物理量之间的

21、关系时，应明确哪些量相等，哪些的关系时，应明确哪些量相等，哪些量不等是解决这类问题的关键量不等是解决这类问题的关键.同轴的同轴的各点的角速度各点的角速度和和n相等，而线速度相等，而线速度v=r与半径与半径r成正比成正比.在不考虑皮带打在不考虑皮带打滑的情况下滑的情况下.传动皮带与皮带连接的两传动皮带与皮带连接的两轮边缘的各点线速度大小相等，而角轮边缘的各点线速度大小相等，而角速度速度=v/r与半径与半径r成反比成反比立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板 （ 双 选 ）（ 双 选 ）如图如图4-3-3所示，皮

22、带所示，皮带传动装置转动后，皮带传动装置转动后，皮带不打滑，则皮带轮上不打滑，则皮带轮上A、B、C三点的情况是三点的情况是()A.vA=vB，vBvCB . A= B，vB=vCC . vA= vB，B=CD . A B，vB=vC图图4-3-3立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板A、B两点在轮子边缘上，两点在轮子边缘上，它们的线速度等于皮带上各点的线速它们的线速度等于皮带上各点的线速度，所以度，所以vA=vB；B、C两点在同一轮两点在同一轮上，所以上，所以B=C，由，由v=r知知vBvC，AB.故选故选A

23、C.AC立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板主题主题(3)(3)向心力的来源分析、向心加速向心力的来源分析、向心加速度方向的理解度方向的理解（单选）（单选）关于向心加速度，下列说法关于向心加速度，下列说法正确的是正确的是()A.向心加速度是描述线速度变化的物向心加速度是描述线速度变化的物理量理量B.向心加速度只改变线速度的方向，向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小不改变线速度的大小C.向心加速度大小恒定，方向时刻改向心加速度大小恒定，方向时刻改变变D . 向 心 加 速 度 的 大 小 也 可

24、用向 心 加 速 度 的 大 小 也 可 用 来计算来计算辨识向心加速度辨识向心加速度0tvvat立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板加速度是描述速度变化快加速度是描述速度变化快慢的物理量，向心加速度是描述线速慢的物理量，向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量，故度方向变化快慢的物理量，故A错，错，B对；只有匀速圆周运动的向心加速度对；只有匀速圆周运动的向心加速度大小恒定，大小恒定，C错；公式：错；公式： 适用适用于计算于计算t时间内平均加速度，而圆周运时间内平均加速度，而圆周运动的加速度是瞬时加速度，

25、故动的加速度是瞬时加速度，故D错错.选选B.0tvvatB立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板做匀速圆周运动的线速度大小不做匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻变化，匀速圆周运动的变，方向时刻变化，匀速圆周运动的向心加速度大小不变，方向时刻指向向心加速度大小不变，方向时刻指向圆心，故匀速圆周运动是变加速运动圆心，故匀速圆周运动是变加速运动.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板（ 单 选 ）（ 单 选 ） 如如图图4-3

26、-4所示，小物体所示，小物体A与与圆盘保持相对静止，跟着圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，圆盘一起做匀速圆周运动，则则()A.A受重力、支持力受重力、支持力B.A受重力、支持力和指向圆心的摩擦力受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C.A受重力、支持力、向心力、摩擦力受重力、支持力、向心力、摩擦力D.以上均不正确以上均不正确图图4-3-4立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板A物体随水平转台做匀速圆物体随水平转台做匀速圆周运动时，受到重力周运动时，受到重力G和平台对它的支和平台对它的支持力持力FN，是一

27、对平衡力，故不能成为维，是一对平衡力，故不能成为维持物体做匀速圆周运动所需要的向心力持物体做匀速圆周运动所需要的向心力.那么是什么力提供向心力呢？由于那么是什么力提供向心力呢？由于A物物体仅与平台接触，除了受重力体仅与平台接触，除了受重力G和支持和支持力力FN外，只可能受到平台对它的静摩擦外，只可能受到平台对它的静摩擦力的作用力的作用.立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板根据静摩擦力的特点，该静摩擦根据静摩擦力的特点，该静摩擦力的方向应与力的方向应与A相对于平台运动趋势方向相对于平台运动趋势方向相反，但这个

28、相对运动趋势方向不易判断，相反，但这个相对运动趋势方向不易判断，我们可以由牛顿第二定律及匀速圆周运动我们可以由牛顿第二定律及匀速圆周运动的特点来分析的特点来分析.因物体因物体A的加速度必定指向的加速度必定指向圆心，故产生加速度的静摩擦力圆心，故产生加速度的静摩擦力Ff必定指必定指向圆心，所以向圆心，所以B正确，正确，C选项的错误在于选项的错误在于多加了一个向心力，应当明确这里的向心多加了一个向心力，应当明确这里的向心力就是静摩擦力力就是静摩擦力.B立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板主题主题(4)(4)圆周

29、运动中动力学方法的圆周运动中动力学方法的应用应用在图在图4-3-5中，一粗糙水平圆盘可绕中，一粗糙水平圆盘可绕中心轴中心轴OO旋转，现将轻质弹簧的一端固定旋转，现将轻质弹簧的一端固定在圆盘中心，另一端系住一个质量为在圆盘中心，另一端系住一个质量为m的物的物块块A，设弹簧劲度系数为，设弹簧劲度系数为k，弹簧原长为，弹簧原长为L.图图4-3-5立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板将物块置于离圆心将物块置于离圆心R处，处，RL，圆盘不动，物块保持静止圆盘不动，物块保持静止.现使圆盘从静现使圆盘从静止开始转动，并使

30、转速止开始转动，并使转速逐渐增大，物块逐渐增大，物块A相对圆盘始终未运动相对圆盘始终未运动.当当增大到增大到时，物块时，物块A是否受到圆盘的静摩擦力？是否受到圆盘的静摩擦力？如果受到静摩擦力，试确定其方向如果受到静摩擦力，试确定其方向.运用动力学方法分析圆周运运用动力学方法分析圆周运动动54k RlmR立足教育立足教育 开创未来开创未来 高中新课标总复习（第高中新课标总复习（第1 1轮）轮） 物理物理 广东广东 粤教板粤教板对物块对物块A，设其所受静摩擦力，设其所受静摩擦力为零时的临界角度为为零时的临界角度为0，此时向心力仅为，此时向心力仅为弹簧弹力；若弹簧弹力；若0，则需要较大的向心力，则需要较大的向