高考物理一轮复习课件第五章曲线运动万有引力与航天基础课3

基础课3圆周运动匀速圆周运动1.定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长________，就是匀速圆周运动。2.特点：加速度大小________，方向始终指向________，是变加速运动。3.条件：合外力大小________、方向始终与________方向垂直且指向圆心。知识排查相等不变圆心不变速度角速度、线速度、向心加速度

ω2r匀速圆周运动的向心力

1.作用效果：向心力产生向心加速度，只改变速度的_______，不改变速度的_______。3.方向：始终沿半径指向________方向，时刻在改变，即向心力是一个变力。4.来源：向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的________提供，还可以由一个力的________提供。大小mω2r圆心合力分力方向离心现象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，就做逐渐远离圆心的运动。圆周运动向心力小题速练1.思考判断 (1)做匀速圆周运动的物体所受合外力是保持不变的。(

) (2)做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比。(

) (3)随圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力的作用。(

) (4)做圆周运动的物体所受合外力突然消失，物体将沿圆周切线方向做匀速直线运动。(

)

答案

(1)×

(2)×

(3)×(4)√图1A.A点与C点的角速度大小相等B.A点与C点的线速度大小相等C.B点与C点的角速度大小之比为2∶1D.B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4答案BD3.[鲁科版必修2·P79·T3拓展](多选)如图2所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是(

)图2答案

BC圆周运动的运动学问题1.(2017·浙江台州模拟)汽车后备箱盖一般都配有可伸缩的液压杆，如图3甲所示，其示意图如同乙所示，可伸缩液压杆上端固定于后盖上A点，下端固定于箱内O′点，B也为后盖上一点，后盖可绕过O点的固定铰链转动，在合上后备箱盖的过程中(

)图3A.A点相对O′点做圆周运动B.A点与B点相对于O点转动的线速度大小相等C.A点与B点相对于O点转动的角速度大小相等D.A点与B点相对于O点转动的向心加速度大小相等解析在合上后备箱盖的过程中，O′A的长度是变化的，因此A点相对O′点不是做圆周运动，选项A错误；在合上后备箱盖的过程中，A点与B点都是绕O点做圆周运动，相同的时间绕O点转过的角度相同，即A点与B点相对O点的角速度相等，但是OB大于OA，根据v＝rω，所以B点相对于O点转动的线速度大，故选项B错误，C正确；根据向心加速度公式a＝rω2可知，B点相对O点的向心加速度大于A点相对O点的向心加速度，故选项D错误。答案

C2.如图4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轮也随之无相对滑动地转动起来。a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在转动过程中的(

)图4答案D3.[人教版必修2·P19·T4改编]图5是自行车传动装置的示意图，其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮，Ⅱ是半径为r2的小齿轮，Ⅲ是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为nr/s，则自行车前进的速度为(

)图5答案

D常见的三种传动方式及特点(1)同轴传动：如图甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比。7(2)皮带传动：如图甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB。(3)摩擦传动：如图所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB。圆周运动中的动力学问题1.向心力的来源 (1)向心力的方向沿半径指向圆心。 (2)向心力来源：一个力或几个力的合力或某个力的分力。2.向心力的确定 (1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置。 (2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力。A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s答案B图6答案C3.如图7所示，用一根细绳一端系一个小球，另一端固定，给小球不同的初速度，使小球在水平面内做角速度不同的圆周运动，则下列细绳拉力F、悬点到轨迹圆心高度h、向心加速度a、线速度v与角速度平方ω2的关系图象正确的是(

)图7答案

A4.(多选)在光滑水平桌面中央固定一边长为0.3m的小正三棱柱abc，俯视图如图8所示。长度为L＝1m的细线，一端固定在a点，另一端拴住一个质量为m＝0.5kg、不计大小的小球。初始时刻，把细线拉直在ca的延长线上，并给小球以v0＝2m/s且垂直于细线方向的水平速度，由于光滑三棱柱的存在，细线逐渐缠绕在三棱柱上(不计细线与三棱柱碰撞过程中的能量损失)。已知细线所能承受的最大张力为7N，则下列说法正确的是(

)图8A.细线断裂之前，小球速度的大小保持不变B.细线断裂之前，小球的速度逐渐减小C.细线断裂之前，小球运动的总时间为0.7πsD.细线断裂之前，小球运动的位移大小为0.9m答案ACD“一、二、三、四”求解圆周运动问题竖直面内圆周运动中的临界问题1.运动特点 (1)竖直面内的圆周运动一般是变速圆周运动。 (2)只有重力做功的竖直面内的变速圆周运动机械能守恒。 (3)竖直面内的圆周运动问题，涉及知识面比较广，既有临界问题，又有能量守恒的问题，要注意物体运动到圆周的最高点的速度。 (4)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。2.常见模型物理情景最高点无支撑最高点有支撑实例球与绳连接、水流星、沿内轨道运动的“过山车”等球与杆连接、球在光滑管道中运动等图示受力特征除重力外，物体受到的弹力方向：向下或等于零除重力外，物体受到的弹力方向：向下、等于零或向上【典例】

(2016·海南高考)如图9，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在最高点时对轨道的压力大小为N2。重力加速度大小为g，则N1－N2的值为(

)A.3mg

B.4mg

C.5mg

D.6mg图9同时从最高点到最低点，根据机械能守恒定律得联立以上三式可得N1－N2＝6mg，故选项D正确。答案D分析竖直平面内圆周运动临界问题的思路1.(2017·辽宁铁岭联考)飞机由俯冲到拉起时，飞行员处于超重状态，此时座椅对飞行员的支持力大于飞行员所受的重力，这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员四肢沉重，大脑缺血，暂时失明，甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的影响。g取10m/s2，则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲、拉起的速度为100m/s时，圆弧轨道的最小半径为(

)图10A.100m

B.111m C.125m D.250m答案

C2.(2017·山东青岛期末)(多选)如图11所示，内壁光滑的大圆管，用一细轻杆固定在竖直平面内；在管内有一小球(可视为质点)做圆周运动。下列说法正确的是(

)图11答案ABD3.(2017·江苏单科，5)如图12所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上。物块质量为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F。小环和物块以速度v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P后立刻停止，物块向上摆动。整个过程中，物块在夹子中没有滑动。小环和夹子的质量均不计，重力加速度为g。下列说法正确的是(

)图12答案D竖直面内圆周运动模型的应用

[题源：鲁科版必修2·P85·T7]

如图13所示，一固定在竖直平面内的光滑半圆形轨道ABC，其半径R＝0.5m，轨道在C处与水平地面相切。在C处放一小物块，给它一个水平向左的初速度v0＝5m/s，结果它沿CBA运动，通过A点，最后落在水平地面上的D点，求C、D间的距离s。(取g＝10m/s2，不计空气阻力