必修单元(4)市公开课金奖市赛课一等奖课件

第1页一、描述圆周运动物理量惯用有：线速度、角速度、周期、转速、向心力、向心加速度等，比较以下表所表示：第2页第3页二、匀速圆周运动和非匀速圆周运动1．匀速圆周运动(1)定义：线速度

圆周运动．(2)性质：向心加速度大小

，方向

变加速曲线运动．(3)质点做匀速圆周运动条件：协力大小不变，方向一直与速度方向垂直且指向

．大小不变不变总是指向圆心圆心第4页2．非匀速圆周运动(1)定义：线速度大小、方向均

圆周运动．(2)协力作用①协力沿速度方向分量Ft产生切向加速度，Ft＝mat，它只改变速度

．②协力沿半径方向分量Fn产生向心加速度Fn＝man，它只改变速度

．三、离心运动1．本质：做圆周运动物体，因为本身惯性，总有沿着

飞出去倾向．发生改变大小方向圆周切线方向第5页2．受力特点(如图所表示)(1)当F＝

时，物体做匀速圆周运动；(2)当F＝0时，物体沿

飞出；(3)当F<

时，物体逐步远离圆心，F为实际提供向心力．(4)当F>mrω2时，物体逐步向

靠近．(1)物体做离心运动不是物体受到所谓离心力作用，而是物体惯性表现．(2)物体做离心运动时，并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大或沿切线方向飞出．mrω2切线方向mrω2圆心第6页1．关于匀速圆周运动说法，正确是()A．匀速圆周运动速度大小保持不变，所以做匀速圆周运动物体没有加速度B．做匀速圆周运动物体，即使速度大小不变，但方向时刻都在改变，所以必有加速度C．做匀速圆周运动物体，加速度大小保持不变，所以是匀变速(曲线)运动D．匀速圆周运动物体加速度大小即使不变，但加速度方向一直指向圆心，加速度方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动既不是匀速运动，也不是匀变速运动解析：速度和加速度都是矢量，做匀速圆周运动物体、即使速度大小不变，但方向时刻在改变，速度时刻发生改变，必定含有加速度．加速度大小即使不变，但方向时刻改变，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动．故本题选B、D.答案：BD第7页2．如图所表示，天车下吊着两个质量都是m工件A和B，系A吊绳较短，系B吊绳较长．若天车运动到P处突然停顿，则两吊绳所受拉力FA和FB大小关系为()A．FA>FBB．FA<FBC．FA＝FB＝mgD．FA＝FB>mg答案：A第8页3．在光滑水平面上，用长为l细线拴一质量为m小球，以角速度ω做匀速圆周运动，以下说法中正确是()A．l、ω不变，m越大线越易被拉断B．m、ω不变，l越小线越易被拉断C．m、l不变，ω越大线越易被拉断D．m不变，l减半且角速度加倍时，线拉力不变解析：由向心力表示式F线＝F向＝mlω2可知，F线上拉力越大，线越易断，故选项A、C正确，B错误；若m不变，l减半角速度ω加倍时，线拉力加倍，故D错误．答案：AC第9页第10页圆周运动运动学分析

第11页(1)在讨论v、ω、r三者关系时，应采取控制变量法，即保持其中一个量不变来讨论另外两个量关系．(2)在处理传动装置中各量间关系时，应首先明确传动方式及传动特点．第12页[例1](湛江模拟)如图所表示，一个向自行车车灯供电小发电机上端有二分之一径r0＝1.0cm摩擦小轮，小轮与自行车车轮边缘接触．当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力．自行车车轮半径R1＝35cm，小齿轮半径R2＝4.0cm，大齿轮半径R3＝10.0cm.求大齿轮转速n1和摩擦小轮转速n2之比．(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)[思绪点拨]

求解此题应注意以下两点：(1)凡是直接用皮带传动(包含链条传动、摩擦传动)两个轮子，两轮边缘上各点线速度大小相等；(2)凡是同一个轮轴上(各个轮都绕同一根轴同时转动)各点角速度相等．第13页[自主解答]

大小齿轮间、摩擦小轮和车轮之间和皮带传动原理相同，两轮边缘各点线速度大小相等，由v＝2πnr可知转速n和半径r成反比；小齿轮和车轮同轴转动，两轮上各点转速相同．大齿轮与小齿轮转速之间关系为：n1：n小＝R2∶R3.车轮与小齿轮之间转速关系为：n车＝n小．车轮与摩擦小轮之间关系为：n车：n2＝r0：R1.由以上各式可解出大齿轮和摩擦小轮之间转速之比为：n1：n2＝2∶175.[答案]2∶175第14页1．(莱芜模拟)如图所表示装置中，三个轮半径分别为r、2r、4r，b点到圆心距离为r，求图中a、b、c、d各点线速度之比、角速度之比、加速度之比．解析：由va＝vc，而vb∶vc∶vd＝1∶2∶4，所以va∶vb∶vc∶vd＝2∶1∶2∶4；ωa∶ωb＝2∶1，而ωb＝ωc＝ωd，所以ωa∶ωb∶ωc∶ωd＝2∶1∶1∶1；再利用a＝vω，可得aa∶ab∶ac∶ad＝4∶1∶2∶4.答案：va∶vb∶vc∶vd＝2∶1∶2∶4ωa：ωb：ωc：ωd＝2：1：1：1aa：ab：ac：ad＝4：1：2：4第15页圆周运动中动力学问题分析1．向心力起源向心力是按力作用效果命名，能够是重力、弹力、摩擦力等各种力，也能够是几个力协力或某个力分力，所以在受力分析中要防止再另外添加向心力．2．向心力确实定(1)确定圆周运动轨道所在平面，确定圆心位置．(2)分析物体受力情况，找出全部力沿半径方向指向圆心协力，该力就是向心力．第16页3．处理圆周运动问题主要步骤(1)审清题意，确定研究对象；(2)分析物体运动情况，即物体线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等；(3)分析物体受力情况，画出受力示意图，确定向心力起源；(4)据牛顿运动定律及向心力公式列方程；(5)求解、讨论．(1)不论匀速圆周运动还是非匀速圆周运动，沿半径指向圆心协力均为向心力．(2)当采取正交分解法分析向心力起源时，做圆周运动物体在坐标原点，一定有一个坐标轴沿半径指向圆心．第17页[例2]如图所表示，一个竖直放置圆锥筒可绕其中心轴OO′转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H，筒内壁A点高度为筒高二分之一．内壁上有一质量为m小物块．求(1)当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到摩擦力和支持力大小；(2)当物块在A点随筒匀速转动，且其受到摩擦力为零时，筒转动角速度．[思绪点拨]

对物块进行受力分析，分别依据共点力平衡和圆周运动所需向心力利用正交分解列方程求解．[自主解答]

(1)物块静止时，对物块进行受力分析如图所表示，设筒壁与水平面夹角为θ.由平衡条件有Ff＝mgsinθ

FN＝mgcosθ由图中几何关系有第18页第19页第20页2．用一根细线一端系一小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥顶上，如图所表示，设小球在水平面内做匀速圆周运动角速度为ω，细线张力为FT，则FT随ω2改变图象是下列图中()第21页解析：小球角速度ω较小，未离开锥面时，如图所表示．设细线张力为FT，线长度为L，锥面对小球支持力为FN，则有FTcosθ＋FNsinθ＝mg，FTsinθ－FNcosθ＝mω2Lsinθ，可得出：FT＝mgcosθ＋mω2Lsin2θ，可见随ω由0开始增加，FT由mgcosθ开始随ω2增大线性增大，当角速度增大到小球飘离锥面时，FT·sinα＝mω2Lsinα，得FT＝mω2L，可见FT随ω2增大仍线性增大，但图线斜率增大了，总而言之，只有C正确．答案：C第22页竖直面内圆周运动问题第23页第24页第25页(1)“轻绳”模型和“轻杆”模型不一样原因在于“轻绳”只能对小球产生拉力，而“轻杆”既可对小球产生拉力也可对小球产生支持力．(2)解答竖直面内圆周运动问题时，首先要搞清是绳模型还是杆模型，在最高点绳模型和杆模型临界速度是不一样．第26页[例3]

如图所表示，LMPQ是光滑轨道，LM水平，长为5.0m，MPQ是二分之一径为R＝1.6m半圆，QOM在同一竖直面上，在恒力F作用下，质量m＝1kg物体A从L点由静止开始运动，当到达M时马上停顿用力．欲使A刚好能经过Q点，则力F大小为多少？(取g＝10m/s2)第27页[答案]

8N第28页第29页3．如图所表示，放置在水平地面上支架质量为M，支架顶端用细线拴着摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，而后释放，摆球运动过程中，支架一直不动，以下说法正确是()A．在释放前瞬间，支架对地面压力为(m＋M)gB．在释放前瞬间，支架对地面压力为MgC．摆球抵达最低点时，支架对地面压力为(m＋M)gD．摆球抵达最低点时，支架对地面压力为(3m＋M)g第30页答案：BD第31页1．(临沂模拟)如图所表示，某同学用硬塑料管和一个质量为m铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将内径略大于塑料管外径螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并沿水平方向做半径为r匀速圆周运动，则只要运动角速度大小适当，螺丝帽恰好不下滑．假设螺丝帽与塑料管间动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力．则在该同学用手转动塑料管并使螺丝帽恰好不下滑时，下述分析正确是()第32页答案：A第33页2．如图所表示，在验证向心力公式试验中，钢球①放在A盘边缘，与①质量相同钢球②放在B盘边缘，A、B两盘半径之比为2∶1.a、b分别是与A盘、B盘同轴轮．a轮、b轮半径之比为1∶2，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到向心力之比为()A．2∶1B．4∶1C．1∶4D．8∶1答案：D第34页答案：B第35页4．(高考北京理综)如图所表示，长度为l轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m小球(小球大小能够忽略)．(1)在水平拉力F作用下，轻绳与