新高考物理通用版总复习一轮课件专题四第3讲圆周运动及其应用

第3讲圆周运动及其应用一、描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量.快慢转动快慢（续表）一周圈数快慢（续表）方向

向心力是效果力，不是一种新性质的力，可由某一性质的力(如重力、弹力、磁场力等)提供，也可由一个力的分力或几个力的合力提供.受力分析时不要把向心力当作一个独立的力来分析.二、圆周运动及离心运动1.匀速圆周运动与非匀速圆周运动.不变外轨内轨重力

2.火车转弯运动的力学分析.

由于火车的质量比较大，火车拐弯时所需的向心力就很大.如果铁轨内、外侧一样高，则外侧轮缘所受的压力很大，容易损坏；实际运用中使________略高于________，从而利用________和铁轨支持力的合力提供火车拐弯时所需的向心力.3.离心运动.圆周切线方向

(1)本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着________________飞出去的倾向.(2)受力特点(如图4-3-1所示).mrω2

图4-3-1①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，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力.切线方向mrω2圆心

④当F>mrω2

时，物体逐渐向______靠近，做向心运动. (1)物体做离心运动不是物体受到所谓离心力作用，而是物体惯性的表现. (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.【基础自测】1.判断下列题目的正误.))(1)物体做匀速圆周运动时，其角速度是不变的.((2)物体做匀速圆周运动时，其合外力是不变的.((3)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因.()(4)做匀速圆周运动的物体，当合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出.()(5)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动，这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故.()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×

2.甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们所受外力的合力之比为()A.1∶4B.2∶3C.4∶9D.9∶16答案：C

3.如图4-3-2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，物体仍然随)圆筒一起匀速转动而未滑动，则下列说法正确的是( 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.物体所受弹力和摩擦力都减小了

D.物体所受弹力增大，摩擦力不变

图4-3-2

解析：物体随圆筒一起匀速转动时，受到三个力的作用：重力G、筒壁对它的弹力FN

和筒壁对它的摩擦力Ff(如图D37所示).其中G和Ff

是一对平衡力，筒壁对它的弹力FN

提供它做匀速圆周运动的向心力.当圆筒匀速转动时，不管其角速度多大，只要物体随圆筒一起匀速转动而未滑动，则物体所受的摩擦力Ff

大小等于其重力.而根据向心力公式FN＝mω2r可知，当角速度ω变大时，FN图D37也变大，D正确.

答案：D4.(多选)在铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了()

A.减轻火车轮子对外轨的挤压

B.减轻火车轮子对内轨的挤压

C.使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力

D.限制火车向外脱轨

解析：在铁路转弯处，若内、外轨一样高，重力和轨道的支持力沿竖直方向，不能提供水平拐弯所需的向心力，火车转弯时是靠挤压外轨获得外轨指向弯道内侧的侧压力提供向心力，所以可使外轨略高于内轨，利用重力和支持力的合力提供向心力，这样不仅可以减轻对外轨的挤压，还可以在一定程度上限制火车向外脱轨，A、C、D正确.答案：ACD热点1圆周运动的运动学问题考向1描述圆周运动的各物理量的计算[热点归纳]圆周运动各物理量间的关系：

【典题1】(多选，2018年江苏卷)火车以

60m/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10s内匀速转)过了约10°.在此10s时间内，火车( A.运动路程为600m B.加速度为零

C.角速度约为1rad/s D.转弯半径约为3.4km答案：AD考向2传动装置的特点[热点归纳]常见的三种传动方式及特点.

(续表)

【典题2】(2019年湖北武汉调研)机动车检测站进行车辆尾气检测原理如下：车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚动圆筒上，可在原地沿前进方向加速，然后把检测传感器放入尾气出口，操作员把车加速到一定程度，持续一定时间，在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数.如图4-3-3所示，现有如下检测过程简图：车轴A的半径为ra，车轮B的半径为rb，滚动圆筒C的半径rc，车轮与滚动圆筒间不打滑.当车轮B以恒定转速n(每秒钟n转)运行时，下列说法正确的是()

图4-3-3 A.C的边缘线速度为2πnrc

B.A、B的角速度大小相等，均为2πn，且A、B沿顺时针方向转动，C沿逆时针方向转动

C.A、B、C的角速度大小相等，均为2πn，且均沿顺时针方向转动D.B、C的角速度之比为rbrc

答案：B热点2圆周运动的动力学问题[热点归纳]1.“一、二、三、四”求解圆周运动问题.2.常见的圆周运动分析.（续表）()ABCD

解析：小球做匀速圆周运动，角速度相同，受力分析如图D38，令绳子为L′.反向延长与拨浪鼓转轴交点为O，小球到O点的距离为L，鼓面半径为r.根据牛顿第二定律得mgtanθ＝

向延长与拨浪鼓转轴交点O到小球转动平面的高度h固定，绳子长度L′越大，偏转角θ越大，则绳子与拨浪鼓连接点A离小球圆周运动平面的距离h′＝L′cosθ＝h－rcotθ，绳子长度L′越大，偏转角θ越图D38大，h′越大.

答案：C易错提醒向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再添加另外一个向心力.图4-3-4两球的质量之比为( A.1∶1 C.1∶cosθ) B.1∶sinθ

D.1∶tanθ答案：A热点3匀速圆周运动的实例分析[热点归纳]1.凹形桥与拱形桥模型.2.火车转弯问题.

【典题4】(多选，2020年安徽高三月考)如图

4-3-5所示，当列车以恒定速率通过一段水平圆弧形弯道时，乘客发现在车厢顶部悬挂玩具小熊的细线与车厢侧壁平行.同时观察放在桌面上水杯内的水面(与车厢底板平行).已知此弯道路面的倾角为)θ，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是( A.列车转弯时的向心加速度大小为gtanθ

B.列车的轮缘与轨道均无侧向挤压作用

C.水杯受到指向桌面外侧的静摩擦力

D.水杯内水面与桌面不平行图4-3-5图D39

解析：设玩具小熊的质量为m，则玩具受到的重力mg与细线的拉力FT

的合力提供玩具小熊随车做水平面内圆周运动的向心力F(如图D39)，有mgtanθ＝ma，可知列车在转弯时的向心加速度大小为a＝gtanθ，故A正确；列车的向心加速度a＝gtanθ，由列车的重力与轨道的支持力的合力提供，故列车与轨道均无侧向挤压作用，故B正确；水杯的向心加速度a＝gtanθ，由水杯的重力与桌面的支持力的合力提供，水杯与桌面间的静摩擦力为零，故C错误；在杯内水面取一微小质量元，此微元受到的重力与支持力的合力产生的加速度大小为a＝gtanθ，可知水杯内水面与水平方向的倾斜角等于θ，水面与桌面平行，故D错误.

答案：AB竖直平面内