高考物理总复习专题4曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

第3讲圆周运动【考纲解读】1.掌握描述圆周运动物理量以及各物理量之间关系；2.掌握向心力起源并能应用解题；3.了解物体做近心运动和离心运动条件．1/62一、描述圆周运动物理量及其相互关系考点O讲堂梳理自查2/623/624/62二、离心运动1．定义：做________运动物体，在协力___________或者________提供圆周运动所需向心力情况下，就做逐步________圆心运动．2．供需关系与运动：如图所表示，F为实际提供向心力，则(1)当__________时，物体做匀速圆周运动；(2)当__________时，物体沿切线方向飞出；(3)当__________时，物体逐步远离圆心；(4)当__________时，物体逐步靠近圆心.

圆周突然消失不足以远离F＝mω2rF＝0F<mω2rF>mω2r

5/626/627/622．[对圆周运动各物理量考查](多项选择)(届黑龙江名校检测)如图所表示，小球用细绳悬挂于O点，在O点正下方有一固定钉子C，把小球拉到水平位置后无初速释放，当细线转到竖直位置与钉子C相碰前后瞬间，以下说法正确为()A．小球线速度变大B．小球向心加速度不变C．小球向心加速度突然变大D．绳中张力突然变大8/62【答案】CD9/623．[对离心现象考查](届山东青岛检测)在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米短道竞赛．运动员比胜过程中在经过弯道时假如不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线．图中圆弧虚线Ob代表弯道，即运动正常运动路线，Oa为运动员在O点时速度方向(研究时可将运动员看作质点)．以下叙述正确是()A．发生侧滑是因为运动员受到协力方向背离圆心B．发生侧滑是因为运动员受到协力大于所需要向心力C．若在O发生侧滑，则滑动方向在Oa左侧D．若在O发生侧滑，则滑动方向在Oa右侧与Ob之间10/62【答案】D【解析】发生侧滑是因为运动员速度过大，所需要向心力过大，运动员受到协力小于所需要向心力，而受到协力方向仍指向圆心，故选项A、B错误．若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动，实际上运动员要受摩擦力作用，所以滑动方向在Oa右侧与Ob之间，故选项C错误，D正确．11/62考点1圆周运动运动学分析12/622．传动装置特点13/6214/62例1

(届武汉模拟)如图所表示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不一样，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RB∶RC＝3∶2，A轮半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心竖直轴转动时，因为摩擦作用，B轮也随之无滑动地转动起来．a，b，c分别为三轮边缘三个点，则a，b，c三点在运动过程中()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∶415/62思绪剖析：(1)A，B两轮是什么类型传动？a，b两点哪个量相等？(2)B，C两轮是什么关系？b，c两点什么量相等？【答案】D16/62练1(多项选择)如图所表示为一皮带传动装置，右轮半径为r，a是它边缘上一点，左侧是一轮轴，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮边缘上，若在转动过程中，皮带不打滑，则()A．a点与b点线速度大小相等B．a点与b点角速度大小相等C．a点与c点线速度大小相等D．a点与d点向心加速度大小相等17/62【答案】CD18/62求解传动问题方法1．分清传动特点(1)皮带传动：轮子边缘线速度大小相等；(2)同轴传动：各点角速度相等；(3)齿轮传动：相接触两个轮子边缘线速度大小相等．2．确定半径关系：依据装置中各点位置确定半径关系或依据题意确定半径关系．19/6220/621．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，所以在受力分析中不能再另外添加一个向心力．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就是向心力．考点2圆周运动动力学分析21/623．处理圆周运动问题主要步骤(1)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．(2)分析物体受力情况，画出受力示意图，确定向心力起源．(3)据牛顿运动定律及向心力公式列方程．22/62例2(年山西吕梁检测)如图所表示，置于圆形水平转台边缘小物块随转台加速转动，当转速到达某一数值时，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，离水平地面高度H＝0.8m，物块平抛落地过程水平位移大小s＝0.4m．设物体所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物块做平抛运动初速度大小v0；(2)物块与转台间动摩擦因数μ.23/62思绪剖析：(1)怎样求小物块初速度大小？(2)小物块随转台加速转动受几个力作用？是什么力充当向心力？(3)怎样求向心力【答案】(1)1m/s(2)0.224/6225/62练2如图所表示，半径为R半球形陶罐，固定在能够绕竖直轴旋转水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O对称轴OO′重合．转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点连线与OO′之间夹角θ为60°.重力加速度大小为g.26/6227/6228/6229/6230/621．确定临界状态惯用方法(1)极限法：把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象显露，到达尽快求解目标．(2)假设法：有些物理过程中没有显著出现临界问题线索，但在改变过程中可能出现临界问题．考点3圆周运动临界问题31/622．圆周运动中临界点确实定(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“恰好”等字眼，显著表明题述过程中存在着临界点．(2)若题目中有“取值范围”“函数关系”等词语，表明题述过程中存在着“起止点”，而这些起止点往往就是临界点．(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“最少”等字眼，表明题述过程中存在着极值，这些极值点往往也是临界点．32/6233/62思绪剖析：(1)小球恰好离开竖直杆，表明小球与杆之间弹力为多大？小球做圆周运动向心力起源是什么？圆周运动半径为多大？(2)角速度ω较小时，轻绳b处于什么状态？轻绳a处于什么状态？若角速度ω较大时，轻绳b处于什么状态，而轻绳a处于什么状态？这些情景下小球做圆周运动向心力起源是什么？圆周运动半径又为多大？【答案】看法析34/6235/6236/6237/62练3(多项选择)(届黑龙江双鸭山检测)如图所表示，粗糙水平圆盘上，质量相等A，B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则以下说法正确是()A．B向心力是A向心力2倍B．盘对B摩擦力是B对A摩擦力2倍C．A、B都有沿半径向外滑动趋势D．若B先滑动，则B对A动摩擦因数μA小于盘对B动摩擦因数μB【答案】BC38/6239/62圆周运动分析方法1．分析临界点对于物体在临界点相关多个物理量，需要区分哪些物理量能够突变，哪些物理量不能突变，而不能突变物理量(普通指线速度)往往是处理问题突破口．2．分析每个运动过程运动性质对于物体参加多个运动过程，要仔细分析每个运动过程为何种运动．(1)若为圆周运动，应明确是水平面内匀速圆周运动，还是竖直平面内变速圆周运动，机械能是否守恒．(2)若为抛体运动，应明确是平抛运动，还是类平抛运动，垂直于初速度方向力是哪个力．40/621．模型概述在竖直平面内做圆周运动物体，运动至轨道最高点时受力情况可分为两类：一是无支撑(如球与绳连接，沿内轨道“过山车”等)，称为“轻绳模型”；二是有支撑(如球与杆连接，小球在弯管内运动等)，称为“轻杆模型”．微课堂＋圆周运动轻绳、轻杆模型41/622．两类模型对比42/6243/62例4如图甲所表示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R圆周运动．小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为FN，小球在最高点速度大小为v，FN－v2图象如图乙所表示．以下说法正确是()44/62思绪剖析：(1)小球在最高点速度等于零时，即v2＝0，乙图中纵截距表示什么物理量？(2)小球在最高点时杆对小球弹力等于零，即FN＝0，乙图中横截距表示什么物理量？【答案】B45/62练4(年贵州遵义模拟)长度为L＝0.5m轻质细杆OA，A端有一质量为m＝3.0kg小球，如图所表示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，经过最高点时小球速率为2.0m/s，不计空气阻力，g取10m/s2，则此时细杆OA受到()A．6.0N拉力B．6.0N压力C．24N拉力D．24N压力46/62【答案】B47/6248/62热点题组一圆周运动运动学分析1．(届枣阳模拟)无级变速是在变速范围内任意连续地变换速度，性能优于传统挡位变速器，很各种高档汽车都应用了无级变速．如图所表示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摩擦力带动．当位于主动轮和从动轮之间滚轮从左向右移动时，从动轮降低转速；滚轮从右向左移动时，从动轮增加转速．当滚轮位于主动轮直径D1，从动轮直径D2位置时，主动轮转速n1，从动轮转速n2关系是()模拟精选·组合专练49/6250/622．(年哈尔滨检测)在街头剪发店门口，常能够看到这么一个标志：一个转动圆筒，外表有黑白螺旋斜条纹，我们感觉条纹在沿竖直方向运动，但条纹实际在竖直方向并没有升降，这是由圆筒转动而使我们眼睛产生错觉．如图所表示，假设圆筒上条纹是围绕着圆筒、连续一条宽带，相邻两条纹在沿圆筒轴线方向距离(即螺距)为L＝10cm，圆筒沿逆时针方向(从俯视方向看)，以2r/s转速匀速转动，我们感觉到升降方向和速度大小分别为()A．向上，10cm/s B．向上，20cm/sC．向下，10cm/s D．向下，20cm/s51/62【答案】D【解析】由圆筒沿逆时针方向转动知，我们感觉到条纹在沿竖直方向向下运动，圆筒转动一圈，用时0.5s，感觉到条纹沿竖直方向向下运动L，所以向下运动速度为20cm/s.52/62热点题组二圆周运动动力学分析3．如图所表示，“旋转秋千”中两个座椅A，B质量相等，经过相同长度缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力影响，当旋转圆盘绕竖直中心轴匀速转动时，以下说法正确是()A．A速度比B大B．A与B向心加速度大小相等C．悬挂A，B缆绳与竖直方向夹角相等D．悬挂A缆绳所受拉力比悬挂B小53/62【答案】D54/6255/6