（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 第2講 圓周運(yùn)動(dòng)課件

1、第第2講圓周運(yùn)動(dòng)講圓周運(yùn)動(dòng) 知識(shí)排查知識(shí)排查 勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng) 1.定義：定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若在相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若在相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)_，就是勻速圓，就是勻速圓 周運(yùn)動(dòng)。周運(yùn)動(dòng)。 2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：加速度大小加速度大小_，方向始終指向，方向始終指向_，是變加速運(yùn)動(dòng)。，是變加速運(yùn)動(dòng)。 3.條件：條件：合外力大小合外力大小_ 、方向始終與、方向始終與_方向垂直且指向圓心。方向垂直且指向圓心。 相等相等 不變不變圓心圓心 不變不變速度速度 角速度、線速度、向心加速度角速度、線速度、向心加速度 1.作用效果作用效果：向心力產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的：向心力

2、產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的_，不改變速度的，不改變速度的_。 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 m2r 3.方向方向：始終沿半徑指向：始終沿半徑指向_方向，時(shí)刻在改變，即向心力是一個(gè)變力。方向，時(shí)刻在改變，即向心力是一個(gè)變力。 4.來(lái)源來(lái)源：向心力可以由一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的：向心力可以由一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的_提供，還可以由一個(gè)力提供，還可以由一個(gè)力 的的_提供。提供。 方向方向大小大小 圓心圓心 合力合力 分力分力 1.定義：定義：做做_的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需 _的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓

3、心的運(yùn)動(dòng)。的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。 離心現(xiàn)象離心現(xiàn)象 圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng) 向心力向心力 1.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) (1)汽車(chē)過(guò)弧形橋汽車(chē)過(guò)弧形橋 特點(diǎn)：重力和橋面支持力的特點(diǎn)：重力和橋面支持力的_提供向心力。提供向心力。 (2)水流星、繩球模型、內(nèi)軌道水流星、繩球模型、內(nèi)軌道 (3)輕桿模型、管軌道輕桿模型、管軌道 2.火車(chē)轉(zhuǎn)彎火車(chē)轉(zhuǎn)彎 特點(diǎn)：重力與支持力的特點(diǎn)：重力與支持力的_提供向心力。提供向心力。(火車(chē)按設(shè)計(jì)速度轉(zhuǎn)彎，否則將擠壓內(nèi)軌火車(chē)按設(shè)計(jì)速度轉(zhuǎn)彎，否則將擠壓內(nèi)軌 或外軌或外軌) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 合力合力 合力合力 小題速練小題速練 1.思考判

4、斷思考判斷 (1)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力是保持不變的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力是保持不變的() (2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體向心加速度與半徑成反比做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體向心加速度與半徑成反比() (3)隨圓盤(pán)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體受重力、支持力和向心力的作用隨圓盤(pán)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體受重力、支持力和向心力的作用() (4)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力突然消失，物體將沿圓周切線方向做勻速直線做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力突然消失，物體將沿圓周切線方向做勻速直線 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)() (5)摩托車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果超速會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，這是因?yàn)槟ν熊?chē)受到離心力作用摩托車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果超速會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，這是因?yàn)槟ν熊?chē)受到離心力

5、作用() (6)火車(chē)轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的安全速率，內(nèi)軌會(huì)受到壓力火車(chē)轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的安全速率，內(nèi)軌會(huì)受到壓力() (7)在絕對(duì)光滑的水平面上汽車(chē)可以轉(zhuǎn)彎在絕對(duì)光滑的水平面上汽車(chē)可以轉(zhuǎn)彎() 答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) 圖圖1 A.A點(diǎn)與點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小相等點(diǎn)的角速度大小相等 B.B點(diǎn)與點(diǎn)與C點(diǎn)的線速度大小相等點(diǎn)的線速度大小相等 C.B點(diǎn)與點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小之比為點(diǎn)的角速度大小之比為21 D.B點(diǎn)與點(diǎn)與C點(diǎn)的向心加速度大小之比為點(diǎn)的向心加速度大小之比為14 答案答案D 3.人教版必修人教版必修2P25T2拓展拓展如圖如圖2所示，兩個(gè)圓錐內(nèi)壁光滑，豎直放置在同一水平面

6、上，所示，兩個(gè)圓錐內(nèi)壁光滑，豎直放置在同一水平面上， 圓錐母線與豎直方向夾角分別為圓錐母線與豎直方向夾角分別為30和和60，有，有A、B兩個(gè)質(zhì)量相同的小球在兩圓錐兩個(gè)質(zhì)量相同的小球在兩圓錐 內(nèi)壁等高處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是內(nèi)壁等高處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是() 圖圖2 答案答案C 勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述的物理量勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述的物理量 1.對(duì)公式對(duì)公式vr的理解的理解 當(dāng)當(dāng)r一定時(shí)，一定時(shí)，v與與成正比；成正比； 當(dāng)當(dāng)一定時(shí)，一定時(shí)，v與與r成正比；成正比； 當(dāng)當(dāng)v一定時(shí)，一定時(shí)，與與r成反比。成反比。 3.兩種運(yùn)動(dòng)裝置的特點(diǎn)兩種運(yùn)動(dòng)裝置的特點(diǎn) (1)同軸傳動(dòng)：如圖同軸傳動(dòng)：如

7、圖3甲、乙所示，繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，角速度相同，甲、乙所示，繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，角速度相同，AB， 由由vr知知v與與r成正比。成正比。 圖圖3 (2)同帶傳動(dòng)：如圖同帶傳動(dòng)：如圖4甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩輪邊緣線速度甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩輪邊緣線速度 大小相等，即大小相等，即vAvB。 圖圖4 【典例【典例1】(20184月浙江選考月浙江選考)A、B兩艘快艇在湖面上做勻速兩艘快艇在湖面上做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)(如圖如圖5)，在相同時(shí)間內(nèi)，它們通過(guò)的路程之比是，在相同時(shí)間內(nèi)，它們通過(guò)的路程之比是 43，運(yùn)動(dòng)方向改變的角度之比是，運(yùn)動(dòng)方向改變的角度之比

8、是32，則它們，則它們() A.線速度大小之比為線速度大小之比為43 B.角速度大小之比為角速度大小之比為34 C.圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為21 D.向心加速度大小之比為向心加速度大小之比為12 圖圖5 答案答案A 1.自行車(chē)修理過(guò)程中，經(jīng)常要將自行車(chē)倒置，搖動(dòng)腳踏板檢查是否修好，如圖自行車(chē)修理過(guò)程中，經(jīng)常要將自行車(chē)倒置，搖動(dòng)腳踏板檢查是否修好，如圖6所示，所示， 大齒輪邊緣上的點(diǎn)大齒輪邊緣上的點(diǎn)a、小齒輪邊緣上的點(diǎn)、小齒輪邊緣上的點(diǎn)b和后輪邊緣上的點(diǎn)和后輪邊緣上的點(diǎn)c都可視為在做勻速圓周都可視為在做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)。則線速度最大的點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)。則線速度最大的點(diǎn)是() 圖圖6 A.大

9、齒輪邊緣上的點(diǎn)大齒輪邊緣上的點(diǎn)a B.小齒輪邊緣上的點(diǎn)小齒輪邊緣上的點(diǎn)b C.后輪邊緣上的點(diǎn)后輪邊緣上的點(diǎn)c D.a、b、c三點(diǎn)線速度大小相同三點(diǎn)線速度大小相同 解析解析a點(diǎn)與點(diǎn)與b點(diǎn)線速度大小相等，即點(diǎn)線速度大小相等，即vavb，b與與c點(diǎn)角速度相等，即點(diǎn)角速度相等，即bc，又，又v r，rbrc，所以，所以vcvbva，即后輪邊緣上的，即后輪邊緣上的C點(diǎn)線速度最大，故選項(xiàng)點(diǎn)線速度最大，故選項(xiàng)C正確。正確。 答案答案C 2.如圖如圖7所示為所示為A、B兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度a隨半隨半 徑徑r變化的曲線，由圖線可知變化的曲線，由圖線可知() A.A物體

10、的線速度大小不變物體的線速度大小不變 B.A物體的角速度不變物體的角速度不變 C.B物體的線速度大小不變物體的線速度大小不變 D.B物體的角速度與半徑成正比物體的角速度與半徑成正比 圖圖7 答案答案A 3.如圖如圖8所示，所示，B和和C是一組塔輪，即是一組塔輪，即B和和C半徑不同，但固定在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，其半徑半徑不同，但固定在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，其半徑 之比為之比為RBRC32，A輪的半徑大小與輪的半徑大小與C輪相同，它與輪相同，它與B輪緊靠在一起，當(dāng)輪緊靠在一起，當(dāng)A輪繞輪繞 過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦作用，過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦作用，B輪也隨之無(wú)相對(duì)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。輪也隨之無(wú)相對(duì)

11、滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。a、 b、c分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn)，則分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn)，則a、b、c三點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的三點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的() 圖圖8 A.線速度大小之比為線速度大小之比為322 B.角速度之比為角速度之比為332 C.轉(zhuǎn)速之比為轉(zhuǎn)速之比為232 D.向心加速度大小之比為向心加速度大小之比為964 答案答案D 1.向心力的來(lái)源向心力的來(lái)源 (1)向心力的方向沿半徑指向圓心。向心力的方向沿半徑指向圓心。 (2)向心力來(lái)源：一個(gè)力或幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力。向心力來(lái)源：一個(gè)力或幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力。 2.向心力的確定向心力的確定 (1)確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道所在的平面，確定圓心的位置。確定

12、圓周運(yùn)動(dòng)的軌道所在的平面，確定圓心的位置。 (2)分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力就是向心力。分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力就是向心力。 3.區(qū)分勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力不同區(qū)分勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力不同 (1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受合外力指向圓心，合外力提供向心力。勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受合外力指向圓心，合外力提供向心力。 (2)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受合外力不指向圓心。非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受合外力不指向圓心。 圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 【典例【典例1】表演表演“飛車(chē)走壁飛車(chē)走壁”的演員騎著摩

13、托車(chē)飛駛在光滑的圓臺(tái)形的演員騎著摩托車(chē)飛駛在光滑的圓臺(tái)形 筒壁上，筒的軸線垂直于水平面，圓臺(tái)筒固定不動(dòng)?，F(xiàn)將圓臺(tái)筒簡(jiǎn)筒壁上，筒的軸線垂直于水平面，圓臺(tái)筒固定不動(dòng)?，F(xiàn)將圓臺(tái)筒簡(jiǎn) 化為如圖化為如圖9所示，若演員騎著摩托車(chē)，先后在所示，若演員騎著摩托車(chē)，先后在A、B兩處緊貼著內(nèi)壁分兩處緊貼著內(nèi)壁分 別在圖中虛線所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的別在圖中虛線所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的 是是() A.A處的線速度大于處的線速度大于B處的線速度處的線速度 B.A處的角速度大于處的角速度大于B處的角速度處的角速度 C.A處對(duì)筒的壓力大于處對(duì)筒的壓力大于B處對(duì)筒的壓力處對(duì)筒的壓

14、力 D.A處的向心力大于處的向心力大于B處的向心力處的向心力 圖圖9 答案答案A “一、二、三、四一、二、三、四”求解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題求解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 【典例【典例2】如圖如圖10甲為游樂(lè)園中甲為游樂(lè)園中“空中飛椅空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的基本裝置是將繩子的游戲設(shè)施，它的基本裝置是將繩子 上端固定在轉(zhuǎn)盤(pán)的邊緣上，繩子的下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)而在空上端固定在轉(zhuǎn)盤(pán)的邊緣上，繩子的下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)而在空 中飛旋。若將人和座椅看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則可簡(jiǎn)化為如圖乙所示的物理模型，其中中飛旋。若將人和座椅看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則可簡(jiǎn)化為如圖乙所示的物理模型，其中P 為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤(pán)，可

15、繞豎直轉(zhuǎn)軸為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤(pán)，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)繩長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)繩長(zhǎng)l10 m，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m 60 kg，轉(zhuǎn)盤(pán)靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離，轉(zhuǎn)盤(pán)靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d4.0 m，轉(zhuǎn)盤(pán)逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段，轉(zhuǎn)盤(pán)逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段 時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)繩與豎直方向的夾角時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)繩與豎直方向的夾角37，不計(jì)空，不計(jì)空 氣阻力及繩重，且繩不可伸長(zhǎng)，氣阻力及繩重，且繩不可伸長(zhǎng)，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求質(zhì)點(diǎn)，求質(zhì)點(diǎn) 與轉(zhuǎn)盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)：與轉(zhuǎn)盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)： 圖圖10 (1)繩子

16、拉力的大?。焕K子拉力的大??； (2)轉(zhuǎn)盤(pán)角速度的大小。轉(zhuǎn)盤(pán)角速度的大小。 (2)根據(jù)牛頓第二定律有：根據(jù)牛頓第二定律有： mgtan 37m2R Rdlsin 37 解析解析(1)如圖所示，對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受力分析：如圖所示，對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受力分析： Fcos 37mg0 1.(20164月浙江選考月浙江選考)如圖如圖11為某中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在短道速滑比賽中為某中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在短道速滑比賽中 勇奪金牌的精彩瞬間。假定此時(shí)他正沿圓弧形彎道勻速率滑行，勇奪金牌的精彩瞬間。假定此時(shí)他正沿圓弧形彎道勻速率滑行， 則他則他() A.所受的合力為零，做勻速運(yùn)動(dòng)所受的合力為零，做勻速運(yùn)動(dòng) B.所受的合力恒定，做勻加速運(yùn)動(dòng)所受的

17、合力恒定，做勻加速運(yùn)動(dòng) C.所受的合力恒定，做變加速運(yùn)動(dòng)所受的合力恒定，做變加速運(yùn)動(dòng) D.所受的合力變化，做變加速運(yùn)動(dòng)所受的合力變化，做變加速運(yùn)動(dòng) 解析解析勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線速度大小不變，方向改變；向心加速度大小不變，勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線速度大小不變，方向改變；向心加速度大小不變， 方向始終指向圓心；向心力大小不變，方向始終指向圓心。故方向始終指向圓心；向心力大小不變，方向始終指向圓心。故A、B、C錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，D正確。正確。 答案答案D 圖圖11 2.如圖如圖12所示，質(zhì)量相等的所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體放在圓盤(pán)上，到圓心的距兩物體放在圓盤(pán)上，到圓心的距 離之比是離之比是23，圓盤(pán)繞圓

18、心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩物體相對(duì)圓盤(pán)，圓盤(pán)繞圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩物體相對(duì)圓盤(pán) 靜止，靜止，a、b兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力之比是兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力之比是() A.11 B.32 C.23 D.94 解析解析a、b隨圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，由隨圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，由Fm2r可知，兩物體的向心力與運(yùn)動(dòng)半可知，兩物體的向心力與運(yùn)動(dòng)半 徑成正比，徑成正比，C正確。正確。 答案答案C 圖圖12 3.(201510月浙江選考月浙江選考)質(zhì)量為質(zhì)量為30 kg的小孩坐在秋千板上，秋千板離系繩子的橫梁的距的小孩坐在秋千板上，秋千板離系繩子的橫梁的距 離是離是2.5 m。小孩的父親將秋千板從最低點(diǎn)拉起。小孩的

19、父親將秋千板從最低點(diǎn)拉起1.25 m高度后由靜止釋放，小孩沿圓高度后由靜止釋放，小孩沿圓 弧運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，她對(duì)秋千板的壓力約為弧運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，她對(duì)秋千板的壓力約為() A.0 B.200 N C.600 N D.1 000 N 解析解析小孩從小孩從1.25 m高度向下擺動(dòng)過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律知高度向下擺動(dòng)過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律知 解得解得FN600 N， 由牛頓第三定律得小孩對(duì)秋千板的壓力由牛頓第三定律得小孩對(duì)秋千板的壓力 FNFN600 N，選項(xiàng)，選項(xiàng)C正確。正確。 答案答案C 4.如圖如圖13所示，用一根細(xì)繩一端系一個(gè)小球，另一端固定，給小球不同所示，用一根細(xì)繩一端系一個(gè)小球，另

20、一端固定，給小球不同 的初速度，使小球在水平面內(nèi)做角速度不同的圓周運(yùn)動(dòng)，則下列細(xì)的初速度，使小球在水平面內(nèi)做角速度不同的圓周運(yùn)動(dòng)，則下列細(xì) 繩拉力繩拉力F、懸點(diǎn)到軌跡圓心高度、懸點(diǎn)到軌跡圓心高度h、向心加速度、向心加速度a、線速度、線速度v與角速度與角速度 平方平方2的關(guān)系圖象正確的是的關(guān)系圖象正確的是() 圖圖13 答案答案A 角度一水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例角度一水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例 1.運(yùn)動(dòng)實(shí)例運(yùn)動(dòng)實(shí)例：圓錐擺、火車(chē)轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)等。：圓錐擺、火車(chē)轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)等。 2.問(wèn)題特點(diǎn)：?jiǎn)栴}特點(diǎn)： (1)運(yùn)動(dòng)軌跡是圓且在水平面內(nèi)。運(yùn)動(dòng)軌跡是圓且在水平面

21、內(nèi)。 (2)向心力的方向水平，豎直方向合力為零。向心力的方向水平，豎直方向合力為零。 3.解決方法：解決方法： (1)對(duì)研究對(duì)象受力分析，確定向心力的來(lái)源。對(duì)研究對(duì)象受力分析，確定向心力的來(lái)源。 (2)確定圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑。確定圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑。 (3)應(yīng)用相關(guān)規(guī)律列方程求解。應(yīng)用相關(guān)規(guī)律列方程求解。 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 【典例】【典例】(201811月浙江選考月浙江選考)一質(zhì)量為一質(zhì)量為2.0103 kg的汽的汽 車(chē)在水平公路上行駛，路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力車(chē)在水平公路上行駛，路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力 為為1.4104 N，當(dāng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)半徑為，當(dāng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)半徑為80

22、 m的彎道時(shí)，下列的彎道時(shí)，下列 判斷正確的是判斷正確的是() A.汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力 B.汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時(shí)所需的向心力為時(shí)所需的向心力為1.4104 N C.汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時(shí)汽車(chē)會(huì)發(fā)生側(cè)滑時(shí)汽車(chē)會(huì)發(fā)生側(cè)滑 D.汽車(chē)能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)汽車(chē)能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0 m/s2 圖圖14 答案答案D 1.質(zhì)量為質(zhì)量為m的飛機(jī)以恒定速率的飛機(jī)以恒定速率v在空中水平盤(pán)旋，如圖在空中水平盤(pán)旋，如圖15所示，所示， 其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

23、的半徑為R，重力加速度為，重力加速度為g，則此時(shí)空氣，則此時(shí)空氣 對(duì)飛機(jī)的作用力大小為對(duì)飛機(jī)的作用力大小為() 圖圖15 答案答案C 圖圖16 答案答案C 3.如圖如圖17所示，所示，“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過(guò)相同質(zhì)量相等，通過(guò)相同 長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上。不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上。不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓 盤(pán)繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是盤(pán)繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是() A.A的速度比的速度比B的大的大 B.A與與B的向心加速度大小相等的向心加速度大小相等 C.懸掛懸掛A、B的纜繩與豎

24、直方向的夾角相等的纜繩與豎直方向的夾角相等 D.懸掛懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛的纜繩所受的拉力比懸掛B的小的小 圖圖17 答案答案D 1.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) (1)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)。豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)。 (2)只有重力做功的豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒。只有重力做功的豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒。 (3)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，涉及知識(shí)面比較廣，既有臨界問(wèn)題，又有能量守豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，涉及知識(shí)面比較廣，既有臨界問(wèn)題，又有能量守 恒的問(wèn)題，要注意物體運(yùn)動(dòng)到圓周的最高點(diǎn)的速度。恒的問(wèn)題，要注意物體運(yùn)動(dòng)到圓周的最高點(diǎn)的速度。 (4)一般情況下，豎

25、直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的兩種情形。一般情況下，豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的兩種情形。 角度二豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)角度二豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 2.常見(jiàn)模型常見(jiàn)模型 物理情景物理情景最高點(diǎn)無(wú)支撐最高點(diǎn)無(wú)支撐最高點(diǎn)有支撐最高點(diǎn)有支撐 實(shí)例實(shí)例 球與繩連接、水流星、沿內(nèi)軌道球與繩連接、水流星、沿內(nèi)軌道 運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的“過(guò)山車(chē)過(guò)山車(chē)”等等 球與桿連接、球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)等球與桿連接、球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)等 圖示圖示 受力特征受力特征 除重力外，物體受到的彈力方向：除重力外，物體受到的彈力方向： 向下或等于零向下或等于零 除重力外，物體受到的彈力方向：向下、除重力外，物體受到

26、的彈力方向：向下、 等于零或向上等于零或向上 受力示意圖受力示意圖 【典例】【典例】如圖如圖18，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的的小球沿軌道做完整的 圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為FN1，在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力，在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力 大小為大小為FN2。重力加速度大小為。重力加速度大小為g，則，則FN1FN2的值為的值為() 圖圖18 A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg 同時(shí)從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得同時(shí)從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 聯(lián)

27、立以上三式可得聯(lián)立以上三式可得FN1FN26mg，由牛頓第三定律：，由牛頓第三定律：FN1FN26mg，故選項(xiàng)，故選項(xiàng)D 正確。正確。 答案答案D 分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題的思路分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題的思路 1.如圖如圖19所示，過(guò)山車(chē)的軌道可視為豎直平面內(nèi)半徑為所示，過(guò)山車(chē)的軌道可視為豎直平面內(nèi)半徑為R的圓軌的圓軌 道。質(zhì)量為道。質(zhì)量為m的游客隨過(guò)山車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)游客以速度的游客隨過(guò)山車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)游客以速度v經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò) 圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)() 圖圖19 答案答案B 2.一輕桿一端固定質(zhì)量為一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直

28、為圓心，使小球在豎直 面內(nèi)做半徑為面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖20所示，則下列說(shuō)法正確的是所示，則下列說(shuō)法正確的是( )圖圖20 答案答案A 3.男子體操運(yùn)動(dòng)員做男子體操運(yùn)動(dòng)員做“雙臂大回環(huán)雙臂大回環(huán)”，用雙手抓住單杠，伸展身，用雙手抓住單杠，伸展身 體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng)。如圖體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng)。如圖21所示，若運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為所示，若運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為 50 kg，此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)手臂受的總拉力至少約，此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)手臂受的總拉力至少約 為為(忽略空氣阻力，忽略空氣阻力，g10 m/s2)() 圖圖21A.500 N B.2 000 N C.2 5

29、00 N D.3 000 N 答案答案C 圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題的分析與求解圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題的分析與求解(不只是豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)中存在臨界問(wèn)題，不只是豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)中存在臨界問(wèn)題， 其他許多問(wèn)題中也有臨界問(wèn)題其他許多問(wèn)題中也有臨界問(wèn)題)，一般都是先假設(shè)出某量達(dá)到最大或最小的臨界情況，一般都是先假設(shè)出某量達(dá)到最大或最小的臨界情況， 進(jìn)而列方程求解。進(jìn)而列方程求解。 圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題 【典例】【典例】如圖如圖22所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m的木塊，用一輕繩拴著，置于很大的水平轉(zhuǎn)盤(pán)上，的木塊，用一輕繩拴著，置于很大的水平轉(zhuǎn)盤(pán)上， 細(xì)繩穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)中央的細(xì)管，與質(zhì)量也為細(xì)

30、繩穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)中央的細(xì)管，與質(zhì)量也為m的小球相連，木塊與轉(zhuǎn)盤(pán)間的最大靜摩擦的小球相連，木塊與轉(zhuǎn)盤(pán)間的最大靜摩擦 力為其重力的力為其重力的倍倍(0.2)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度4 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要保持木塊與勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要保持木塊與 轉(zhuǎn)盤(pán)相對(duì)靜止，木塊轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的范圍是多少？轉(zhuǎn)盤(pán)相對(duì)靜止，木塊轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的范圍是多少？(g取取10 m/s2)。 圖圖22 解析解析由于轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度由于轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度4 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向 心力為心力為Fmr2。當(dāng)木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑取最小值時(shí)，其所受最大靜摩擦力。當(dāng)木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半

31、徑取最小值時(shí)，其所受最大靜摩擦力 與拉力方向相反，則有與拉力方向相反，則有mgmgmrmin2，解得，解得rmin0.5 m；當(dāng)木塊做勻速圓周；當(dāng)木塊做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)的半徑取最大值時(shí)，其所受最大靜摩擦力與拉力方向相同，則有運(yùn)動(dòng)的半徑取最大值時(shí)，其所受最大靜摩擦力與拉力方向相同，則有mgmg mrmax2，解得，解得rmax0.75 m。因此，要保持木塊與轉(zhuǎn)盤(pán)相對(duì)靜止，木塊轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的。因此，要保持木塊與轉(zhuǎn)盤(pán)相對(duì)靜止，木塊轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的 范圍是范圍是0.5 mr0.75 m。 答案答案0.5 mr0.75 m 1.如圖如圖23所示，甲、乙、丙三個(gè)物體放在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平粗糙圓所示，甲、乙、丙三個(gè)物體放在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平粗糙圓 臺(tái)上，甲的質(zhì)量為臺(tái)上，甲的質(zhì)量為2m，乙、丙的質(zhì)量均為，乙、丙的質(zhì)量均為m，甲、乙離軸為，甲、乙離