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文档简介

匀速圆周运动及其应用春晖网校-高中物理专题三德清三中魏晓军本专题教学目的1、描述圆周运动的物理量及其关系2、圆周运动中的向心力3、匀速圆周运动4、竖直面内的圆周运动知识网络圆周运动合外力运动学向心力切向力改变方向an改变大小at匀速圆周运动合外力充当向心力应用火车转弯汽车过拱桥离心现象一、描述圆周运动的物理量及其关系例、如图所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,A是它边缘上的一点.左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r.B点在小轮上,它到小轮中心的距离为r.C点和D点分别位于小轮和大轮的边缘上.若在传动过程中,皮带不打滑.则(

)A.A点与B点的线速度大小相等B.A点与B点的角速度大小相等C.A点与C点的线速度大小相等D.A点与D点的向心加速度大小相等CD一、描述圆周运动的物理量及其关系

【变式训练1】无级变速在变速范围内任意连续地变换速度,性能优于传统的挡位变速,很多种高档汽车都应用了无级变速.如图是截锥式无级变速模型示意图,两个锥轮之间有一个滚轮,主动轮、滚轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动.以下判断中正确的是()一、描述圆周运动的物理量及其关系A.当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从右向左移动时从动轮转速降低,滚轮从左向右移动时从动轮转速增加B.当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时从动轮转速降低,滚轮从右向左移动时从动轮转速增加C.当滚轮位于主动轮直径为D1、从动轮直径为D2的位置上时,则主动轮转速为n1、从动轮转速为n2之间的关系为:

D.当滚轮位于主动轮直径为D1、从动轮直径为D2的位置上时,则主动轮转速为n1、从动轮转速为n2之间的关系为BC一、描述圆周运动的物理量及其关系

【变式训练2】下图是自行车传动机构的示意图,其中Ⅰ是大齿轮,Ⅱ是小齿轮,Ⅲ是后轮.(1)假设脚踏板的转速为nr/s,则大齿轮的角速度是___rad/s.(2)要知道在这种情况下自行车前进的速度有多大,除需要测量大齿轮Ⅰ的半径r1,小齿轮Ⅱ的半径r2外,还需要测量的物理量是

.(3)用上述量推导出自行车前进速度的表达式:________________.2πn后轮的半径r3脚踏板的转速为n(2πnr1r3)/r2二、圆周运动的向心力例2、

如图所示,一物块沿曲线从M点向N点运动的过程中,速度逐渐减小.在此过程中物块在某一位置所受合力方向可能的是(

)C

ABCD

【变式训练】

如图所示,质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中,杆的另一端套有一个质量为m的小球,今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,且角速度为ω,则杆的上端受到球对其作用力的大小为(

A.B.mC.mD.条件不足,不能确定二、圆周运动的向心力B二、圆周运动的向心力例3、如图所示,在验证向心力公式的实验中,质量相同的钢球①放在A盘的边缘,钢球②放在B盘的边缘,A、B两盘的半径之比为2∶1.a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮.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①②受到的向心力之比为()A.2∶1B.4∶1C.1∶4D.8∶1D

【变式训练1】如图所示,两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点,

并在同一水平面内作匀速圆周运动,则它们的(

)A.运动周期相同

B.运动线速度一样C.向心力相同D.向心加速度相同二、圆周运动的向心力A

【变式训练2】如图所示,固定的锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质量相等的小球A和B,在各自不同的水平面做匀速圆周运动,以下说法正确的是(

)A.vA>vB

B.ωA>ωBC.aA>aB

D.压力FNA>FNB

二、圆周运动的向心力A

【变式训练3】质量为m的石块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中,由于摩擦力的作用使得石块的速度大小不变,如图所示,那么()

A.因为速率不变,所以石块的加速度为零

B.石块下滑过程中受的合外力越来越大

C.石块下滑过程中的摩擦力大小不变

D.石块下滑过程中的加速度大小不变,方向始终指向球心二、圆周运动的向心力D

【变式训练4】如图所示,轻绳一端系一质量为m的小球,另一端做成一个绳圈套在固定的图钉A和B上,此时小球在光滑的水平平台上做半径为a、角速度为ω的匀速圆周运动.现拔掉图钉A让小球飞出,此后绳圈又被A正上方距A高为h的图钉B套住,达到稳定后,小球又在平台上做匀速圆周运动.二、圆周运动的向心力求:(1)图钉A拔掉前,轻绳对小球的拉力大小;(2)从拔掉图钉A开始到绳圈被图钉B套住过程的时间为多少?(3)小球最后做匀速圆周运动的角速度.二、圆周运动的向心力三、匀速圆周运动例4、有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图所示,长为L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动.当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ,不计钢绳的重力,求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系.

【变式训练1】随着经济的持续发展,人民生活水平的不断提高,近年来我国私家车数量快速增长,高级和一级公路的建设也正加速进行.为提高公路弯道部分的行车速度,防止发生侧滑,常将弯道部分设计成外高内低的斜面.如果某品牌汽车的质量为m,汽车行驶时弯道部分的半径为r,汽车轮胎与路面的动摩擦因数为μ,路面设计的倾角为θ,如图所示.三、匀速圆周运动

(1)为使汽车转弯时不打滑,汽车行驶的最大速度是多少?(2)若取sinθ=1/20,r=60m,汽车轮胎与雨雪路面的动摩擦因数为μ=0.3,则弯道部分汽车行驶的最大速度是多少?三、匀速圆周运动

【变式训练2】世界上平均海拔最高的铁路——青藏铁路于2006年7月1日全线贯通.假设某新型国产机车总质量为m,沿青藏铁路运行.如图所示,已知两轨间宽度为L,内外轨高度差为H,重力加速度为g,如果机车要进入半径为R的弯道,请问,该弯道处的设计速度为多少最适宜?三、匀速圆周运动四、竖直面内的圆周运动例5、如图所示,小球P粘在细直杆的一端,球随杆一起绕O作圆周运动,球在最高点时杆对球的作用力(

)A.一定是拉力;B.一定是支持力;C.无作用力;D.可能是拉力,也可能是支持力,也可能无作用力.D

【变式训练1】如图所示,拱桥的外半径为40m。问:(1)当重1t的汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时,车对桥顶的压力多少牛?(2)当汽车通过拱桥顶点的速度为多少时,车对桥顶刚好没有压力(g=10m/s2)四、竖直面内的圆周运动

【变式训练2

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