高考物理复习第4章曲线运动万有引力定律第三课时圆周运动

第3课时圆周运动1/29考点一圆周运动中运动学分析2/29

【例1】

(多项选择)(·太原模拟)如图所表示为皮带传动装置，右轮半径为r，a是它边缘上一点，左侧是一轮轴，大轮半径是4r，小轮半径是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，若在传动过程中皮带不打滑，则(

)A．a点和b点线速度大小相等B．a点和b点角速度大小相等C．a点和c点线速度大小相等D．a点和d点向心加速度大小相等3/294/29(1)高中阶段所接触传动主要有：①皮带传动；②同轴传动；③齿轮传动；④摩擦传动．(2)传动装置特点：①同轴传动：固定在一起共轴转动物体上各点角速度相同；②皮带传动、齿轮传动和摩擦传动：皮带(或齿轮)传动和不打滑摩擦传动两轮边缘上各点线速度大小相等．规律总结5/291．(·衡水模拟)如图所表示，轮O1、O3固定在同一转轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑．在O1、O2、O3三个轮边缘各取一点A、B、C，已知三个轮半径之比r1∶r2∶r3＝2∶1∶1，求：(1)A、B、C三点线速度大小之比vA∶vB∶vC；(2)A、B、C三点角速度之比ωA∶ωB∶ωC；(3)A、B、C三点向心加速度大小之比aA∶aB∶aC.6/29解析：(1)令vA＝v，因为皮带转动时不打滑，所以vB＝v.因ωA＝ωC，由公式v＝ωr知，当角速度一定时，线速度跟半径成正比，故vC＝v，所以vA∶vB∶vC＝2∶2∶1.(2)令ωA＝ω，因为共轴转动，所以ωC＝ω.因vA＝vB，由公式ω＝知，当线速度一定时，角速度跟半径成反比，故ωB＝2ω，所以ωA∶ωB∶ωC＝1∶2∶1.7/298/29考点二圆周运动动力学分析1．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，所以在受力分析中要防止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．9/29【例2】

(·银川模拟)某游乐场有一个叫“空中飞椅”游乐设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘边缘上，绳子下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋．若将人和座椅看作一个质点，则可简化为如图所表示物理模型，其中P为处于水平面内转盘，可绕竖直转轴OO′转动．10/29设绳长l＝10m，质点质量m＝60kg，转盘静止时质点与转轴之间距离d＝4m．转盘逐步加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向夹角θ＝37°(不计空气阻力及绳重，绳不可伸长，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)．求质点与转盘一起做匀速圆周运动时转盘角速度及绳拉力．11/2912/29方法总结处理圆周运动问题主要步骤：①审清题意，确定研究对象；②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；③分析物体受力情况，画出受力示意图，确定向心力起源；④依据牛顿运动定律及向心力公式列方程．13/292．(多项选择)(·临川模拟)演出杂技“飞车走壁”演员骑着摩托车飞驶在光滑圆台形筒壁上，筒轴线垂直于水平面，筒固定不动，演员和摩托车总质量为m，先后在A、B两处紧贴着内壁分别在图中虚线所表示水平面内做匀速圆周运动，则()A．A处线速度大于B处线速度B．A处角速度小于B处角速度C．A处对筒压力大于B处对筒压力D．A处向心力等于B处向心力14/29解析：第一步确定研究对象：研究对象为演员和摩托车，看成一个系统．第二步确定运动情况：①其轨道平面均是水平；②其轨道圆心均在筒轴线上；③其向心力均在各自水平轨道平面内指向各自圆心．15/29第三步受力分析：系统在A、B处受力如图所表示．第四步列方程：因为系统向心力都来自重力mg和支持力FN协力F合(或支持力FN在指向圆心方向分力)，由图得F合＝mgtanθ，FA向心＝FB向心＝mgtanθ.16/2917/29考点三竖直面内圆周运动1．在竖直平面内做圆周运动物体，按运动到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、沿内轨道运动过山车等)，称为“绳(环)约束模型”；二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内运动等)，称为“杆(管)约束模型”．18/292．绳、杆模型包括临界问题．19/2920/29【例3】

(·南阳模拟)如图所表示，质量为m小球置于正方体光滑盒子中，盒子边长略大于球直径．某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气阻力不计，则(

)21/2922/2923/293．(·丹东模拟)如图所表示，一质量为M光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内．套在大环上质量为m小环(可视为质点)，从大环最高处由静止滑下．重力加速度大小为g.当小环滑到大环最低点时，大环对轻杆拉力大小为(

)A．Mg－5mg

B．Mg＋mgC．Mg＋5mgD．Mg＋10mg24/2925/29用极限法分析圆周运动临界问题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”“多长时间”“多大距离”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状态．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，这些极值点也往往是临界状态．

方法技巧思维提升26/29[典例]如图所表示，一倾斜匀质圆盘绕垂直于盘面固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘一直保持相对静止．物体与盘面间动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，盘面与水平面