2014广东高考物理复习 第四章第三节

1、第三节圆周运动,学习目标：,1、掌握描述圆周运动的物理量及其之间的关系 2、理解向心力公式，掌握物体做离心运动的条件,3、掌握圆周运动问题的分析方法，掌握圆周运动 的相关模型,一、描述圆周运动的物理量,1、线速度（V）：,（1）物理意义：描述圆周运动的_。 （2）大小：_。 （3）方向：_ （4）单位：_,2、角速度（）：,（1）物理意义：描述物体转动的_ （2）大小：_（矢量） （3）单位：_,快慢,圆弧的切线方向,m/s,快慢,rad/s,3、周期（T）：,物体转一周所花的时间（单位：s）,（周期：完成周期性变化所用时间）,5、频率（f）：,单位时间内完成周期性变化的次数（单位：Hz）,4

2、、转速（n）：,物体单位时间内转过的圈数（单位：r/s或r/m）,以上几个物理量的关系：,注：、T、n（f）三个物理量中，只要知道其中一个，其他二 个物理量也可求出。,6、向心加速度a:,由向心力所产生的加速度,（1）物理意义：,描述线速度方向变化的快慢,（2）向心力和向心加速度的关系：,满足牛顿第二定律：,（3）大小：,（4）方向：,沿半径指向圆心,注：向心加速度与加速度的区别,热身体验,考点一：,特别提醒：(1)在处理传动装置中各量间的关系时，应首先明确传动的方式及传动的特点. (2)在讨论v、a、r之间的关系时，应采用控制变量法，即保持其中一个量不变来讨论其他量间的关系.,即时应用1 (

3、单选)(2013山东泰安模拟)如图所示，两个啮合齿轮，小齿轮半径为10 cm，大齿轮半径为20 cm，大齿轮中C点离圆心O2的距离为10 cm，A、B分别为两个齿轮边缘上的点，则A、B、C三点的() A线速度之比为111 B角速度之比为111 C向心加速度之比为421 D转动周期之比为211,B,二、离心运动 1定义：做_运动的物体，在合力_或者_提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐_圆心的运动 2原因：做圆周运动的物体，由于本身的_，总有沿着圆周_方向飞出去的倾向,圆周,突然消失,不足以,远离,惯性,切线,3向心力的供需关系与运动情况 质量为m、角速度为的物体在半径为r的圆周上运动，需

4、要大小是_的指向圆心的力，设实际给它的力是F，如图所示 (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，物体逐渐远离圆心； (4)当_时，物体逐渐靠近圆心.,Fm2r,F0,Fm2r,Fm2r,m2r,4应用与防止 利用离心现象制成离心机器，如离心干燥器、洗衣机的脱水筒等 汽车、火车转弯处，为防止离心现象造成的危害，一是限制汽车、火车的转弯速度不能太大；二是把路面(路基)筑成_的斜面,外高内低,方向,大小,m2r,圆心,合力,分力,三、向心力,四、匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较,式中，注意向心力和速度的瞬时对应关系。,当你发现题目中的运动轨迹是一段圆弧

5、，这时你就要思考 圆周运动方面的知识，主要有以下几点：,2、解题关键：,确定向心力的来源,3、解题方法：,（1）、取“点”分析：根据牛顿第二定律F=ma列式,（2）、取“段”分析：根据某一过程中的功能关系列式,1、解题步骤：,（1）审清题意，确定研究对象； （2）分析物体的运动情况，确定圆弧轨道所在的平面，确定圆心 位置； （3）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 （4）根据牛顿运动定律及向心力公式列方程。,下表是几种水平面内圆周运动的向心力分解图.,五、水平圆周运动,即时应用2(单选)如图所示，长为L的细绳一端固定，另一端系一质量为m的小球给小球一个合适的初

6、速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆，设细绳与竖直方向的夹角为.下列说法中正确的是() A小球受重力、绳的拉力和向心力作用 B小球做圆周运动的半径为L C越大，小球运动的速度越大 D越大，小球运动的周期越大,六、竖直面内圆周运动的临界问题分析 物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动,该类运动常有临界问题，并伴有“最大”、“最小”、“刚好”等词语，常分析两种模型轻绳模型和轻杆模型,分析比较如下：,【答案】(1)16 N，方向向上(2)44 N，方向向下,练习：如图所示，光滑斜面倾角为，长为L的轻绳一端 固定在斜面上而另一端连着小球，小球静止在斜面上。 沿斜面

7、水平方向给予小球一定的初速度，小球可以在斜 面上做圆周运动，求小球做圆周运动所需的最小速度是 多少？,跟踪训练2 (单选)如图所示，质量为60 kg的体操运动员,做“单臂大回环”，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动此过程中，运动员到达最低点时手臂受的拉力至少约为(忽略空气阻力，g10 m/s2)() A600 N B2400 N C3000 N D3600 N,考点3圆周运动的极值问题 如图所示，质量M064 kg的物体置于可绕竖直轴匀速转动的平台上，M用细绳通过光滑的定滑轮与质量为m0.3 kg的物体相连假定M与 轴O的距离r0.2 m，与平台的最大 静摩擦力为2 N为使m保持

8、静止状 态，水平转台做圆周运动的角速度 应在什么范围？(取g10 m/s2) 【思路点拨】静摩擦力的方向可能有两种情况，这两种情况的最大值对应角速度最大和最小值,【答案】2.80 rad/s6.25 rad/s 【规律总结】范围类问题一般可归结为是求最大值和最小值，静摩擦力是被动力，大小在一定范围内变化，这样就决定了角速度有一定的范围,易错辨析忽视圆周运动的周期性而漏解 【范例】如图为测定子弹速度的装置，两个薄圆盘分别装在一个迅速转动的轴上，两盘平行若圆盘以转速3600 r/min旋转，子弹以垂直圆盘方向射来，先打穿第一个圆盘,再打穿第二个圆盘，测得两盘相距1 m，两盘上被子弹穿过的半径夹角为

9、15，则子弹的速度的大小为_,【真知灼见】(1)多解原因：因匀速圆周运动具有周期性,使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生，这将造成多解. (2)多解问题模型：常涉及两个物体的两种不同的运动，其中一个物体做匀速圆周运动，另一个物体做其他形式的运动，由于涉及两个物体的运动是同时进行的，因此求解的基本思路是依据等时性建立等式求出待求量.,方法技巧复合场中圆周运动的等效处理 【范例】(11分)如图所示，两个水平放置的带电平行金属板的匀强电场中，一长为l的绝缘细线一端固定在O点，另一端拴着一个质量为m、带有一定电量的小球,小球原来静止,当给小球某一速度后，它可绕O点在竖直平面内做匀速圆周

10、运动，若两板间电压增大为原来的4倍，求： (1)要使小球从C点开始在竖直平面内做圆 周运动,开始至少要给小球多大的速度？ (2)在运动过程中细线所受的最大拉力.,寻规探法 批注：在竖直平面内做匀速圆周运动，说明电场力与重力恰好等大反向，等效于小球只受绳的拉力； 批注：电压增大，电场力大于重力，两者的合力向上，等效重力为(F电mg)，C点为等效“最高点”，D点为等效“最低点”； 批注：在C点，绳的拉力恰好为0时，所需速度最小； 批注：在等效最低点，绳的拉力最大,【方法提炼】物体仅在重力场中的圆周运动是最简单，也是最为熟悉的运动类型，但是物体在复合场中的圆周运动又是我们在综合性试题中经常遇到的问题，如果我们能化“复合场”为“等效重力场”，找出圆周运动的“等效最高点”与“等效最低点”，就可以化繁为简，化难为易. 解决此类问题的关键： (1)求等效重力加速度.(合力产生的加速度） (2)确定等效最高点、最低点的位置. (3)挖掘隐含条件，如在竖直平面内做匀速圆周运动时，场力的合力一定为0.,先求出重力与电场力的合力，将这个合力视为一个“等效重力”， 将a 视为“等效重力加速度”再将物体在重力场中做圆周 运动的规律迁移到等效重力场中分析求解即可,例2、如图所