高三物理一輪專題復(fù)習(xí)第4章第3講圓周運動講義

1、高三物理一輪專題復(fù)習(xí)第4章第3講圓周運動講義第四章第四章第一部分第一部分同步復(fù)習(xí)講練同步復(fù)習(xí)講練第第3講講圓圓 周周 運運 動動第四章第四章考考 點點 體體 驗驗題題 型型 突突 破破學(xué)科特色素養(yǎng)學(xué)科特色素養(yǎng)課課 時時 作作 業(yè)業(yè)2341考考 點點 體體 驗驗描述圓周運動的幾個物理量描述圓周運動的幾個物理量 AA、B兩點的角速度大小相等 BB、C兩點的線速度大小相等 CA、B兩點的向心加速度大小之比等于它們所在圓周的半徑之比 DB、C兩點的向心加速度大小之比等于它們所在圓周的半徑之比 答案D切線切線 時間時間 基礎(chǔ)自測 2.如圖所示，長為L的細繩一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球。給小球一個合

2、適的初速度，小球便可在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，這樣就構(gòu)成了一個圓錐擺，設(shè)細繩與豎直方向的夾角為。下列說法中正確的是() A小球受重力、繩的拉力和向心力作用 B小球做圓周運動的半徑為L C越大，小球運動的速度越大 D越大，小球運動的周期越大 答案C向心力的特點及其計算向心力的特點及其計算m2r 歸納領(lǐng)悟 1向心力的作用效果：產(chǎn)生向心加速度以不斷改變物體的線速度方向，維持物體做圓周運動。 2向心力的來源 向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力，總之，只要達到維持物體做圓周運動效果的力，就是向心力。向心力是按力的作用效果來命名的。對各種情況下向心力的來源應(yīng)明確。 如：

3、水平圓盤上跟隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動的物體如圖(a)和水平地面上勻速轉(zhuǎn)彎的汽車，其摩擦力是向心力；圓錐擺如圖(b)和以規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎的火車，向心力是重力與彈力的合力。 3圓周運動中向心力的分析 (1)勻速圓周運動：物體做勻速圓周運動時受到的外力的合力就是向心力，向心力大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心，這是物體做勻速圓周運動的條件。 (2)變速圓周運動：在變速圓周運動中，合外力不僅大小隨時間改變，其方向也不沿半徑指向圓心。合外力沿半徑方向的分力(或所有外力沿半徑方向的分力的矢量和)提供向心力，使物體產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，合外力沿軌道切線方向的分力，使物體產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小

4、。 基礎(chǔ)自測 3.在離心澆鑄裝置中，電動機帶動兩個支承輪同向轉(zhuǎn)動，管狀模型放在這兩個輪上靠摩擦轉(zhuǎn)動，如圖所示，鐵水注入之后，由于離心作用，鐵水緊緊靠在模型的內(nèi)壁上，從而可得到密實的鑄件，澆鑄時轉(zhuǎn)速不能過低，否則，鐵水會脫離模型內(nèi)壁，產(chǎn)生次品。已知管狀模型內(nèi)壁半徑R，則管狀模型轉(zhuǎn)動的最低角速度為()離心現(xiàn)象及其應(yīng)用離心現(xiàn)象及其應(yīng)用 答案A 考點梳理 1定義 做勻速圓周運動的物體，在合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，就做逐漸_圓心的運動，叫做離心運動。 2離心運動的應(yīng)用和危害 利用離心運動制成離心機械，如：離心干燥器、洗衣機的脫水筒等。 汽車、火車轉(zhuǎn)彎處，為防止離心運動造成

5、的危害，一是限定汽車和火車的轉(zhuǎn)彎速度不能太_；二是把路面筑成外高內(nèi)低的斜坡以_向心力。遠離遠離大大增大增大題題 型型 突突 破破 命題規(guī)律同軸轉(zhuǎn)動或皮帶傳動過程中，確定線速度、角速度、向心加速度之間的關(guān)系。對描述勻速圓周運動的各物理量的理解對描述勻速圓周運動的各物理量的理解 某種變速自行車，有六個飛輪和三個鏈輪，如圖所示，鏈輪和飛輪的齒數(shù)如下表所示，前、后輪直徑約為660mm，人騎該車行進速度為4m/s時，腳踩踏板做勻速圓周運動的角速度最小值約為() 名稱名稱鏈輪鏈輪飛輪飛輪齒數(shù)齒數(shù)N/個個483828151618212428A1.9rad/sB3.8rad/sC6.5rad/sD7.1rad

6、/s 答案B 總結(jié)評述皮帶傳動、齒輪傳動裝置，兩輪邊緣各點的線速度大小相等，根據(jù)vr、av2/r即可討論兩輪的角速度和邊緣的向心加速度的關(guān)系。在同一輪上，各點的角速度相同，根據(jù)vr、a2r即可討論輪上各點的線速度和向心加速度的關(guān)系。 變速自行車靠變換齒輪組合來改變行駛速度。如圖所示是某一變速車齒輪轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)示意圖，圖中A輪有48齒，B輪有42齒，C輪有18齒，D輪有12齒，則() A該車可變換兩種不同擋位 B該車可變換四種不同擋位 C當A輪與D輪組合時，兩輪的角速度之比A D1 4 D當A輪與D輪組合時，兩輪的角速度之比A D4 1 答案BC 命題規(guī)律物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，確定軌道平面，

7、確定圓心位置，確定向心力的方向，根據(jù)牛頓運動定律，求向心力或向心加速度、線速度、角速度。水平面內(nèi)勻速圓周運動水平面內(nèi)勻速圓周運動 “飛車走壁”雜技表演比較受青少年的喜愛，這項運動由雜技演員駕駛摩托車，簡化后的模型如圖所示，表演者沿表演臺的側(cè)壁做勻速圓周運動。若表演時雜技演員和摩托車的總質(zhì)量不變，摩托車與側(cè)壁間沿側(cè)壁傾斜方向的摩擦力恰好為零，軌道平面離地面的高度為H，側(cè)壁傾斜角度不變，則下列說法中正確的是() A摩托車做圓周運動的H越高，向心力越大 B摩托車做圓周運動的H越高，線速度越大 C摩托車做圓周運動的H越高，向心力做功越多 D摩托車對側(cè)壁的壓力隨高度H變大而減小 答案B 如圖所示，某電視

8、臺推出了一款娛樂闖關(guān)節(jié)目，選手最容易失敗落水的地方是第四關(guān)“瘋狂轉(zhuǎn)盤”和第五關(guān)“高空滑索”。根據(jù)所學(xué)物理知識，下列選項中表述正確的是() A選手進入轉(zhuǎn)盤后，在轉(zhuǎn)盤中間比較安全 B選手進入轉(zhuǎn)盤后，在轉(zhuǎn)盤邊緣比較安全 C質(zhì)量越大的選手，越不容易落水 D選手從最后一個轉(zhuǎn)盤的邊緣起跳去抓滑索時，起跳方向應(yīng)正對懸索 答案A 解析根據(jù)向心力Fn4m2n2r，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速不變的情況下，半徑越大，需要的向心力越大，而質(zhì)量一定的選手最大靜摩擦力是確定的，所以在轉(zhuǎn)盤中間比較安全，A正確、B錯誤。選手質(zhì)量越大，最大靜摩擦力越大，需要的向心力也大，是否容易落水，和選手質(zhì)量無關(guān)，C錯誤。選手從轉(zhuǎn)盤的邊緣起跳時，有一個與轉(zhuǎn)

9、盤邊緣線速度一樣的分速度，所以選手起跳方向不應(yīng)正對懸索。D錯誤。 命題規(guī)律(1)根據(jù)物體在豎直平面內(nèi)做圓周運動的臨界條件，確定物體在最高點或最低點的速度大小或物體受力情況。 (2)根據(jù)物體在豎直平面內(nèi)做圓周運動的速度，由牛頓運動定律確定物體所受合力或物體所受的壓力或拉力。豎直平面內(nèi)圓周運動豎直平面內(nèi)圓周運動 解析因為王亞平老師在運行的“天宮一號”內(nèi)做實驗時，小球處于完全失重狀態(tài)，而把該裝置帶回地球表面時，由于重力作用，小球不可能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，A錯誤、B正確；若在最低點給小球的初速度比較大，小球可能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，C正確、D錯誤。 答案BC 命題規(guī)律生活中的圓周運動隨

10、處可見，和分析一般圓周運動類似，對物體正確的受力分析，確定向心力、軌跡圓是求解的關(guān)鍵。圓周運動的實際應(yīng)用圓周運動的實際應(yīng)用 鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是由地形決定的。彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計不僅與r有關(guān)，還取決于火車在彎道處的行駛速率。下面表格中是鐵路設(shè)計人員技術(shù)手冊中彎道半徑r及與之對應(yīng)的內(nèi)外軌道的高度差h。(g取10m/s2) 彎道半徑彎道半徑r/m660330220165132110內(nèi)外軌高度差內(nèi)外軌高度差h/mm50100150200250300 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，試導(dǎo)出h和r的關(guān)系表達式，并求出當r440m時，h的設(shè)計值； (2)鐵路建成后，火車通過彎道時，為保證

11、絕對安全，要求內(nèi)外軌道均不向車輪施加側(cè)向壓力，又已知我國鐵路內(nèi)外軌的間距設(shè)計值為L1435mm，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，算出我國火車的轉(zhuǎn)彎速率v(以km/h為單位，結(jié)果取整數(shù))。(設(shè)軌道傾角很小時，tansin) 在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低。如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些。汽車的運動可看做是做半徑為R的在水平面內(nèi)的圓周運動。設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L。已知重力加速度為g。要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時的車速應(yīng)等于() 答案B 命題規(guī)律物體做圓周運動具有周期性，正確分析物體運動過程，確定物

12、體運動的多解。圓周運動中的多解問題圓周運動中的多解問題 在半徑為R的水平圓板中心軸正上方高為h處，水平拋出一小球，圓板勻速轉(zhuǎn)動。當圓板半徑OA與初速度方向一致時開始拋出小球，如圖所示，要使球與圓板只碰一次，且落點為A，則小球的初速度v0為多大？圓板轉(zhuǎn)動的角速度為多大？ 如圖所示，小球從光滑的圓弧軌道下滑至水平軌道末端時，光電裝置被觸動，控制電路會使轉(zhuǎn)筒立刻以某一角速度勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動起來。轉(zhuǎn)筒的底面半徑為R，已知軌道末端與轉(zhuǎn)筒上部相平，與轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸距離為L，且與轉(zhuǎn)筒側(cè)壁上的小孔的高度差為h；開始時轉(zhuǎn)筒靜止，且小孔正對著軌道方向?，F(xiàn)讓一小球從圓弧軌道上的某處無初速滑下，若正好能鉆入轉(zhuǎn)筒的小孔(小孔比

13、小球略大，小球視為質(zhì)點，不計空氣阻力，重力加速度為g)，求： (1)小球從圓弧軌道上釋放時的高度H； (2)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的角速度。 圓周運動中的臨界問題圓周運動中的臨界問題 2在水平面內(nèi)做圓周運動的臨界問題 在水平面上做圓周運動的物體，當角速度變化時，物體有遠離或向著圓心運動(半徑有變化)的趨勢。這時，要根據(jù)物體的受力情況，判斷物體受某個力是否存在以及這個力存在時的方向朝哪(特別是一些接觸力，如靜摩擦力、繩的拉力等)。 有一個固定豎直放置的圓形軌道，半徑為R，由左右兩部分組成，如圖所示。右半部分AEB是光滑的，左半部分BFA是粗糙的?，F(xiàn)在最低點A給一質(zhì)量為m的小球一個水平向右的初速度，使小球沿軌道

14、恰好運動到最高點B，小球在B點又能沿BFA回到A點，到達A點時對軌道的壓力為4mg。 答案不同意理由見解析 如圖所示，一個光滑的圓錐體固定在水平桌面上，其軸線沿豎直方向，母線與軸線的夾角30，一條長為l的繩，一端固定在圓錐體的頂點O，另一端系一個質(zhì)量為m的小球(視作質(zhì)點)，小球以速率v繞圓錐體的軸線做水平勻速圓周運動，則 答案(1)1.03mg(2)2mg學(xué)科特色素養(yǎng)學(xué)科特色素養(yǎng) 14圓周運動與圖象問題的結(jié)合 命題規(guī)律考查識別圖象、分析物體在各位置的運動狀態(tài)等主要知識內(nèi)容。如圖甲所示，在同一豎直平面內(nèi)的兩條正對著的相同半圓形的光滑軌道，相隔一定的距離，虛線沿豎直方向，一小球能在其間運動，今在最高點與最低點各放一個壓力傳感器，測試小球?qū)壍赖膲毫?，并通過計算機顯示出來