2011年高考物理 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用總復(fù)習(xí)課件 新人教版

1、n自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)n1線速度線速度n(1)大小：大?。?單位：?jiǎn)挝唬?n(2)方向：沿著圓弧的方向：沿著圓弧的 方向方向n(3)物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周 的快的快慢慢n2角速度角速度n(1)大?。捍笮。?單位：?jiǎn)挝唬簉ad/sn(2)物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心 的快的快慢慢2rfm/s切線切線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)2f轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)n3線速度和角速度的關(guān)系：線速度和角速度的關(guān)系：v n4向心加速度向心加速度n(1)大?。捍笮。?n(2)方向：總是指向圓心，與線速度方向垂方向：總是指向圓心，與線速度方向垂直直n(3)物理意義：描述線速度的物理意義：描述線速度的 改變的快

2、改變的快慢慢 r方向方向n深化拓展深化拓展n圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：n質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，線速度大小不變，而質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，線速度大小不變，而方向時(shí)刻變化，是變速運(yùn)動(dòng)，加速度大小不方向時(shí)刻變化，是變速運(yùn)動(dòng)，加速度大小不變，方向總是指向圓心變，方向總是指向圓心(變化變化)，是變加速曲，是變加速曲線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)n針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練n如圖所示為如圖所示為A、B兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度時(shí)向心加速度a隨半徑隨半徑r變化的圖線，由圖可變化的圖線，由圖可知知 ()nAA物體的線速度大小不變物體的線速度大小不變nBA物體的角速度不變物體的角速度不變nCB物體的線速度大小不變

3、物體的線速度大小不變nDB物體的角速度與半徑成正比物體的角速度與半徑成正比n解析：解析：對(duì)于物體對(duì)于物體A有有 ，與，與 相比較，則相比較，則vA大小不變，所以大小不變，所以A物體的線速物體的線速度大小不變對(duì)于物體度大小不變對(duì)于物體B有有aBr，與，與a2r相比較，則相比較，則B不變，故選項(xiàng)不變，故選項(xiàng)A正確正確n答案：答案：An自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)n1向心力向心力n(2)作用效果：產(chǎn)生向心加速度，不斷改變作用效果：產(chǎn)生向心加速度，不斷改變物體的速度方向，維持物體的圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度方向，維持物體的圓周運(yùn)動(dòng)n(3)產(chǎn)生：向心力是根據(jù)效果命名的力它產(chǎn)生：向心力是根據(jù)效果命名的力它可以由一個(gè)力提供，也

4、可以由幾個(gè)力的合力可以由一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的合力提供它實(shí)際上是物體沿半徑方向受到的合提供它實(shí)際上是物體沿半徑方向受到的合外力外力n2圓周運(yùn)動(dòng)的向心力特點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力特點(diǎn)n(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)：合外力就等于向心力，勻速圓周運(yùn)動(dòng)：合外力就等于向心力，產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，F(xiàn)合合F向向ma向向n(2)變速圓周運(yùn)動(dòng)：合外力并不指向圓心變速圓周運(yùn)動(dòng)：合外力并不指向圓心n沿半徑方向沿半徑方向(或沿法線方向或沿法線方向)的合外力等于向的合外力等于向心力，產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，心力，產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，F(xiàn)法法F向向ma向向n沿切線方向的

5、合外力產(chǎn)生切向加速度，改變沿切線方向的合外力產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小速度的大小nF切切ma切切n(3)當(dāng)物體沿半徑方向的合外力當(dāng)物體沿半徑方向的合外力 時(shí)時(shí)(即即F供供F需需)，物體就做，物體就做 運(yùn)動(dòng)；只有運(yùn)動(dòng)；只有 (即即F供供F需需)，物體才能，物體才能n做做 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)離心離心向心向心圓周圓周n深化拓展深化拓展n1圓周運(yùn)動(dòng)問題的分析與求解圓周運(yùn)動(dòng)問題的分析與求解n(1)動(dòng)力學(xué)問題動(dòng)力學(xué)問題n此類問題要注意三個(gè)方面的分析：此類問題要注意三個(gè)方面的分析：n幾何關(guān)系的分析，目的是確定圓周運(yùn)動(dòng)的幾何關(guān)系的分析，目的是確定圓周運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑等；圓心、半徑等；n運(yùn)動(dòng)分析，目的是表示出物體做圓

6、周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析，目的是表示出物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力；所需要的向心力；n受力分析，目的是利用力的合成與分解知受力分析，目的是利用力的合成與分解知識(shí)，表示出物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，外界所提供識(shí)，表示出物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，外界所提供的向心力的向心力n(2)臨界問題臨界問題n圓周運(yùn)動(dòng)中臨界問題的分析，應(yīng)首先考慮達(dá)圓周運(yùn)動(dòng)中臨界問題的分析，應(yīng)首先考慮達(dá)到臨界條件時(shí)物體所處的狀態(tài)，然后分析該到臨界條件時(shí)物體所處的狀態(tài)，然后分析該狀態(tài)下物體的受力特點(diǎn)，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)的知狀態(tài)下物體的受力特點(diǎn)，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，列出相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程識(shí)，列出相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程n(3)多解問題多解問題n勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性，因此與圓

7、周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性，因此與圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的部分題目的解可能具有周期性，從而有關(guān)的部分題目的解可能具有周期性，從而出現(xiàn)多解，分析該部分題目時(shí)要注意解答全出現(xiàn)多解，分析該部分題目時(shí)要注意解答全面面n(4)利用正交分解法求解圓周運(yùn)動(dòng)問題的解利用正交分解法求解圓周運(yùn)動(dòng)問題的解題步驟為：題步驟為：n明確研究對(duì)象，受力分析明確研究對(duì)象，受力分析n應(yīng)注意分析性質(zhì)力，不分析效果力，向心力應(yīng)注意分析性質(zhì)力，不分析效果力，向心力是效果力是效果力n建立坐標(biāo)，正交分解建立坐標(biāo)，正交分解n應(yīng)根據(jù)題意確定物體的運(yùn)動(dòng)軌道和圓心，以應(yīng)根據(jù)題意確定物體的運(yùn)動(dòng)軌道和圓心，以指向圓心方向?yàn)橐蛔鴺?biāo)軸方向指向圓心方向?yàn)橐蛔鴺?biāo)軸

8、方向n解方程，得出結(jié)論解方程，得出結(jié)論n2關(guān)于火車轉(zhuǎn)彎問題的討論關(guān)于火車轉(zhuǎn)彎問題的討論n(1)當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度v等于等于v規(guī)定規(guī)定時(shí)，輪緣對(duì)內(nèi)時(shí)，輪緣對(duì)內(nèi)外軌均沒有側(cè)向壓力；外軌均沒有側(cè)向壓力；n(2)當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度v大于大于v規(guī)定規(guī)定時(shí)，外軌受到時(shí)，外軌受到側(cè)向的壓力側(cè)向的壓力(這時(shí)向心力增大，外軌提供一這時(shí)向心力增大，外軌提供一部分力部分力)；n(3)當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度v小于小于v規(guī)定規(guī)定時(shí)，時(shí)，F(xiàn)向向rA，B需向心力較大，當(dāng)需向心力較大，當(dāng)B與與盤面的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，盤面的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，A受的靜摩受的靜摩擦力尚未達(dá)到最大值，若繼續(xù)增大轉(zhuǎn)速

9、，則擦力尚未達(dá)到最大值，若繼續(xù)增大轉(zhuǎn)速，則將做離心運(yùn)動(dòng)從而拉緊細(xì)線，使線上出現(xiàn)張將做離心運(yùn)動(dòng)從而拉緊細(xì)線，使線上出現(xiàn)張力轉(zhuǎn)速越大，細(xì)線上張力越大，使力轉(zhuǎn)速越大，細(xì)線上張力越大，使A受的受的靜摩擦力也越大，當(dāng)靜摩擦力也越大，當(dāng)A受的靜摩擦力達(dá)到最受的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)也將開始滑動(dòng)認(rèn)清臨界情景和條件，大值時(shí)也將開始滑動(dòng)認(rèn)清臨界情景和條件，建立臨界關(guān)系是解題的關(guān)鍵建立臨界關(guān)系是解題的關(guān)鍵n在光滑平面中，有一轉(zhuǎn)軸垂直于此平面，交在光滑平面中，有一轉(zhuǎn)軸垂直于此平面，交點(diǎn)點(diǎn)O的上方的上方h處固定一細(xì)繩的一端，繩的另處固定一細(xì)繩的一端，繩的另一端固定一質(zhì)量為一端固定一質(zhì)量為m的小球的小球B，繩長(zhǎng)，繩長(zhǎng)AB

10、lh，小球可隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并在光滑水平面上，小球可隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示要使小球不離做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示要使小球不離開水平面，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的最大值是開水平面，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的最大值是 ()nFcosFNmgnFsinmv2/Rm2Rm42n2Rm42n2htann即即Fcosm42n2hn當(dāng)小球即將離開水平面時(shí)當(dāng)小球即將離開水平面時(shí)FN0，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n有有最大值最大值nFNmgFcosmgm42n2h0n答案：答案：An總結(jié)提升：總結(jié)提升：本題往往不理解其臨界狀態(tài)而錯(cuò)本題往往不理解其臨界狀態(tài)而錯(cuò)解，對(duì)這類問題一般都是可先假設(shè)某量達(dá)到解，對(duì)這類問題一般都是可先假設(shè)某量達(dá)到最大、

11、最小的臨界情況，即找到臨界條件從最大、最小的臨界情況，即找到臨界條件從而建立方程求解而建立方程求解.n規(guī)律方法規(guī)律方法n1豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的問題分析豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的問題分析n對(duì)于物體在豎直面內(nèi)做的圓周運(yùn)動(dòng)是一種典對(duì)于物體在豎直面內(nèi)做的圓周運(yùn)動(dòng)是一種典型的變速曲線運(yùn)動(dòng)，該類運(yùn)動(dòng)常有臨界問題，型的變速曲線運(yùn)動(dòng)，該類運(yùn)動(dòng)常有臨界問題，并伴有并伴有“最大最大”，“最小最小”，“剛好剛好”等詞等詞語，常分析兩種模型語，常分析兩種模型輕繩模型和輕桿模輕繩模型和輕桿模型，分析比較如下：型，分析比較如下：輕繩模型輕繩模型輕桿模型輕桿模型常見常見類型類型過最高過最高點(diǎn)的臨點(diǎn)的臨界條件界條件小球能運(yùn)動(dòng)即可，小球

12、能運(yùn)動(dòng)即可，v臨臨0輕繩模型輕繩模型輕桿模型輕桿模型討討論論分分析析(1)過最高點(diǎn)過最高點(diǎn)時(shí)時(shí)v ，F(xiàn)Nmgm 繩、軌道對(duì)繩、軌道對(duì)球產(chǎn)生彈力球產(chǎn)生彈力FN0.方向方向指向圓心指向圓心(2)不能過最不能過最高點(diǎn)高點(diǎn)v ，在到達(dá)最高在到達(dá)最高點(diǎn)前小球已點(diǎn)前小球已經(jīng)脫離了圓經(jīng)脫離了圓軌道軌道(1)當(dāng)當(dāng)v 0時(shí)，時(shí)，F(xiàn)Nmg，F(xiàn)N為支持力，為支持力，沿半徑背離圓心沿半徑背離圓心(2)當(dāng)當(dāng)0v 時(shí)，時(shí)，F(xiàn)Nmgm ，F(xiàn)N指向圓心并隨指向圓心并隨v的的增大而增大增大而增大n【特別提醒】【特別提醒】圓周運(yùn)動(dòng)的考查，經(jīng)常是結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)的考查，經(jīng)常是結(jié)合牛頓第二定律、機(jī)械能守恒及做圓周運(yùn)動(dòng)的牛頓第二定律、機(jī)械

13、能守恒及做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件臨界條件n【例【例3】如圖所示，質(zhì)量為】如圖所示，質(zhì)量為0.1kg的木桶內(nèi)的木桶內(nèi)盛水盛水0.4kg，用，用50cm的繩子系著木桶，使它的繩子系著木桶，使它在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)如果通過最高點(diǎn)和在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)如果通過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為最低點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為9m/s和和10m/s，求木桶在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)對(duì)繩的拉力和水對(duì)求木桶在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)對(duì)繩的拉力和水對(duì)木桶的壓力木桶的壓力(g取取10m/s2)n解析解析(1)在最高點(diǎn)時(shí)，以木桶和水為研究在最高點(diǎn)時(shí)，以木桶和水為研究對(duì)象，木桶和水的質(zhì)量為：對(duì)象，木桶和水的質(zhì)量為：m10.1kg0.4kg0.5kg

14、，水的質(zhì)量為，水的質(zhì)量為m20.4kg，則，則木桶和水受重力木桶和水受重力mg和繩的拉力和繩的拉力FT1作用，有：作用，有：n把數(shù)據(jù)代入上式，可得：把數(shù)據(jù)代入上式，可得：FT176N，則木，則木桶對(duì)繩的拉力大小為桶對(duì)繩的拉力大小為76N，方向向上，方向向上n水在最高點(diǎn)受重力水在最高點(diǎn)受重力m2g和木桶對(duì)水的支持力和木桶對(duì)水的支持力FN1的作用，有：的作用，有： n把數(shù)據(jù)代入上式，可得：把數(shù)據(jù)代入上式，可得：FN160.8N，則水，則水對(duì)木桶的壓力大小為對(duì)木桶的壓力大小為60.8N，方向向上，方向向上n(2)在最低點(diǎn)時(shí)，木桶和水受繩向上的拉力在最低點(diǎn)時(shí)，木桶和水受繩向上的拉力FT2和向下的重力和

15、向下的重力m1g作用，有作用，有n把數(shù)據(jù)代入上式，可得：把數(shù)據(jù)代入上式，可得：FT2105N，則木，則木桶對(duì)繩的拉力大小為桶對(duì)繩的拉力大小為105N，方向向下，方向向下n水在最低點(diǎn)受木桶向上的支持力水在最低點(diǎn)受木桶向上的支持力FN2和向下和向下的重力的重力m2g作用，有：作用，有： n把數(shù)據(jù)代入上式，可得：把數(shù)據(jù)代入上式，可得：FN284N，則水，則水對(duì)木桶的壓力大小為對(duì)木桶的壓力大小為84N，方向向下，方向向下n總結(jié)提升總結(jié)提升求木桶對(duì)繩的拉力，必須要以求木桶對(duì)繩的拉力，必須要以水和木桶整體為研究對(duì)象，而求水對(duì)木桶的水和木桶整體為研究對(duì)象，而求水對(duì)木桶的壓力，必須以水為研究對(duì)象另外，求出拉壓

16、力，必須以水為研究對(duì)象另外，求出拉力和壓力后，還必須根據(jù)牛頓第三定律說明力和壓力后，還必須根據(jù)牛頓第三定律說明力的方向力的方向n一輛質(zhì)量一輛質(zhì)量m2.0t的小轎車，駛過半徑的小轎車，駛過半徑R90m的一段圓弧形橋面，求：的一段圓弧形橋面，求：(重力加速度重力加速度g10m/s2)n(1)若橋面為凹形，汽車以若橋面為凹形，汽車以20m/s的速度通過的速度通過橋面最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大？橋面最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大？n(2)若橋面為凸形，汽車以若橋面為凸形，汽車以10m/s的速度通過的速度通過橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大？橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大？n(3)汽車以多大速度通過凸形橋面頂

17、點(diǎn)時(shí)，汽車以多大速度通過凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面剛好沒有壓力？對(duì)橋面剛好沒有壓力？n解析：解析：(1)汽車通過凹形橋面最低點(diǎn)時(shí)，在汽車通過凹形橋面最低點(diǎn)時(shí)，在豎直方向受的支持力豎直方向受的支持力FN1與重力與重力Gmg的合的合力力(方向向上方向向上)提供向心力，即提供向心力，即 解解得橋面的支持力大小為得橋面的支持力大小為FN12.89104N，根據(jù)牛頓第三定律，汽車對(duì)橋面最低點(diǎn)的壓根據(jù)牛頓第三定律，汽車對(duì)橋面最低點(diǎn)的壓力大小是力大小是2.89104N.n(2)汽車通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)，在豎直方汽車通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)，在豎直方向受的支持力向受的支持力FN2與重力與重力Gmg的合力的合力(方向方向向下向下)提供向心力，即提供向心力，即 n 解得橋面的支持力大小解得橋面的支持力大小為為FN