高一物理圆周运动的综合复习

圆周运动及其应用知识点1匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度

知识点2圆周运动的条件F=知识点3离心现象

1.离心运动：(1)定义：做_________的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需_______的情况下,所做的逐渐远离圆心的运动。(2)本质：做圆周运动的物体,由于本身的_____,总有沿着圆周_________飞出去的倾向。惯性切线方向圆周运动向心力【思考辨析】(1)匀速圆周运动是匀加速曲线运动。(

)(2)做匀速圆周运动的物体所受合外力大小、方向都保持不变。(

)(3)做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比。(

)(4)做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比。(

)(5)随圆盘一起匀速转动的物块受重力、支持力和向心力的作用。(

)(6)匀速圆周运动物体的向心力是产生向心加速度的原因。(

)

(7)圆周运动的物体合外力突然消失,物体将沿圆周切线方向直线运动(

)(8)摩托车转弯时,如果超过一定速度,摩托车将发生滑动,这是因为摩托车受到沿半径方向向外的离心力作用。(

)错。错。错。错。错对。对。对。指向圆心方向的合力做圆周运动的物体需要的力物体作圆周运动的条件由物体的受力情况决定由物体的运动情况决定F=“供需”平衡物体做圆周运动【典例透析1】在“快乐向前冲”娱乐节目中有一关为疯狂大转盘,图示为其简化模型,圆盘绕轴匀速转动时,在到圆心O的距离R=0.8m处有一质量m=50kg的人恰好能随圆盘做匀速圆周运动而不被甩出,此时圆盘的角速度ω=2rad/s。(1)求该人的向心加速度的大小。(2)求该人受到的最大静摩擦力。(3)若该在距圆心O的距离R'=1.2m处时,ω'=1.8rad/s的情况下,试判断他是否会做离心运动,并简述理由。【解析】(1)该人的向心加速度a=ω2R=3.2m/s2。(2)由摩擦力提供向心力,可知该人受到的最大静摩擦力Ff=mω2R=160N。(3)若该人在距圆心O的距离R'=1.2m处,则所需向心力F=mω'2R'=194.4N>160N摩擦力不足以提供向心力,故人会做离心运动。答案：(1)3.2m/s2

(2)160N(3)会。理由见解析【变式训练】(2016·琼海模拟)如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后,下列说法正确的是(

)A.物体所受弹力增大,摩擦力也增大了B.物体所受弹力增大,摩擦力减小了C.物体所受弹力增大,摩擦力不变D.物体所受弹力和摩擦力都减小了选C考点2竖直面内的圆周运动【考点解读】1.竖直面内的圆周运动一般是变速圆周运动。2.竖直面内的圆周运动,要注意物体运动到圆周的最高点速度不为零。3.一般情况下,竖直面内的圆周运动问题只涉及最高点和最低点的两种情形。【典例2】如图所示,质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径。某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知重力加速度为g,空气阻力不计,则(

)A.盒子在最高点时，盒子与小球之间恰无作用力,则该盒子做匀速圆周运动的周期为B.若盒子做匀速圆周运动运动到球心正右侧时,小球对盒子左侧面的力为4mgC.若盒子刚好做匀速圆周运动，则当盒子运动到最高点时，小球对盒子的下面的力为3mgD.盒子从最低点向最髙点做匀速圆周运动的过程中，属于超重现象【总结提升】解决圆周运动的一般步骤(1)分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源；(2)分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等；(3)牛顿运动定律及向心力公式列方程；【变式训练】(2016·金华模拟)如图所示，一个小球沿竖直放置的光滑圆环形轨道做圆周运动，圆环的半径为R，关于小球的运动情况，以下说法正确的是()A.小球的线速度方向时刻在变化，但总是在圆周切线方向上B.小球的加速度方向时刻在变C.小球在最高点的线速度大小一定大于D.小球通过轨道最低点的弹力一定向上A、BD考点3圆周运动的综合问题【考点解读】圆周运动的综合题往往涉及圆周运动、平抛运动(或类平抛运动)、匀变速直线运动等多个运动过程分析方法，明确每个运动过程的运动性质，对于物体参与的多个运动过程,要仔细分析每个运动过程为何种运动。【典例透析3】(2016·福建)如图,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径R=0.5m,离水平地面的高度H=0.8m,物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4m。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2。求：(1)物块做平抛运动的初速度大小v0。(2)物块与转台间的动摩擦因数μ。【解析】(1)物块做平抛运动，竖直方向有H=gt2①水平方向有s=v0t②联立①②两式得v0==1m/s③(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有μmg=④联立③④得μ==0.2答案：(1)1m/s(2)0.2【变式训练】(2013·宁波模拟)m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点,且相对传送带静止),A为终端皮带轮,如图所示,已知皮带轮半径为r,传送带与皮带轮间不会打滑。当m可被水平抛出时,A轮每秒的转速最少是(

)【变式备选】水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度v0沿直轨道向右运动。如图所示，小球进入圆形轨道后刚好能通过c点，然后小球做平抛运动落在直轨道上的d点，则()A.小球到达c点的速度为B.小球到达C点时对轨道的压力为5mgC.小球在直轨道上的落点d与b点的距离为2RD.小球从c点落到d点所需时间为该类问题常有临界问题,并伴有“最大”“最小”“刚好”等词语,现对两种模型分析比较如下：轻绳模型轻杆模型常见类型过最高点的临界条件由小球能运动即可,得v临=0【典例】(2016·山东)半径为R的光滑圆环轨道竖直放置,一质量为m的小球恰能在此圆轨道内做圆周运动,则小球在轨道最高处对轨道的压力大小为(

)A.0

B.4mg

C.5mg

D.6mg【变式训练】如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,内侧壁半径为R,小球半径为r,则下列说法正确的是(

)A.小球通过最高点时的最小速度vmin=B.小球通过最高点时的最小速度vmin=0C.小球在管道的最低点时,内侧管壁对小球一定无作用力D.小球在管道的最高点时,外侧管壁对小球一定有作用力【双基题组】1.关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向,下列说法正确的是(

)A.与线速度方向始终相同B.与线速度方向始终相反C.始终指向圆心D.始终保持不变【解析】选C。向心加速度的方向始终指向圆心,做匀速圆周运动物体的向心加速度大小始终不变,方向在不断变化,选项C正确。2.(2016·桂林模拟)如图所示,B和C是一组塔轮,即B和C半径不同,但固定在同一转动轴上,其半径之比为RB∶RC=3∶2,A轮的半径大小与C轮相同,它与B轮紧靠在一起,当A轮绕过其中心的竖直轴转动时,由于摩擦作用,B轮也随之无滑动地转动起来。a、b、c分别为三轮边缘的三个点,则a、b、c三点在运动过程中的(

)A.线速度大小之比为3∶2∶2B.角速度之比为3∶3∶2C.转速之比为2∶3∶2D.向心加速度大小之比为9∶6∶4选D3.(2016·绍兴模拟)如图所示,轻杆的一端有一个小球,另一端有光滑的固定轴O。现给小球一初速度,使小球和轻杆一起绕O轴在竖直面内转动,不计空气阻力,用F表示小球到达最高点时轻杆对小球的作用力,则F(

)A.一定是拉力B.一定是推力C.一定等