高三物理一輪復(fù)習(xí)-第4章第三節(jié)《圓周運動》課件

1、第三節(jié)圓周運第三節(jié)圓周運動動課堂互動講練課堂互動講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練第第三三節(jié)節(jié)圓圓周周運運動動基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、描述圓周運動的物理量一、描述圓周運動的物理量1線速度：描述物體圓周運動快慢的物理量線速度：描述物體圓周運動快慢的物理量v _ .2角速度：描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動快慢的物理量角速度：描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動快慢的物理量 _.轉(zhuǎn)動快慢轉(zhuǎn)動快慢線速度方向線速度方向向心加速度向心加速度思考感悟思考感悟1由由anv2/r和和an2r得出得出an與與r既成正比，既成正比，又成反比的結(jié)論是否正確？又成反比的結(jié)論是否正確？r1二、勻速圓周運動

2、和非勻速圓周運動的比較二、勻速圓周運動和非勻速圓周運動的比較項目項目勻速圓周運動勻速圓周運動非勻速圓周運動非勻速圓周運動定義定義線速度大小不變的線速度大小不變的圓周運動圓周運動線速度大小變化的圓線速度大小變化的圓周運動周運動運動運動特點特點F向向、a向向、v均大小均大小不變，方向變化，不變，方向變化，不變不變F向向、a向向、v大小、方大小、方向均發(fā)生變化，向均發(fā)生變化，發(fā)發(fā)生變化生變化向心向心力力F向向F合合由由F合合沿半徑方向的沿半徑方向的分力提供分力提供特別提示：特別提示：勻速圓周運動既不是速度不變，也勻速圓周運動既不是速度不變，也不是勻變速曲線運動，而是變加速曲線運動不是勻變速曲線運動，

3、而是變加速曲線運動三、離心運動三、離心運動1定義：做定義：做_運動的物體，在合力運動的物體，在合力_或者或者_提供圓周運動所需的向心力的情況提供圓周運動所需的向心力的情況下，就做逐漸下，就做逐漸_圓心的運動圓心的運動2原因：做圓周運動的物體，由于本身的原因：做圓周運動的物體，由于本身的_，總有沿著圓周總有沿著圓周_方向飛出去的傾向方向飛出去的傾向3供需關(guān)系與運動供需關(guān)系與運動圓周圓周突然消失突然消失不足以不足以遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離慣性慣性切線切線如圖如圖431所示，所示，F(xiàn)為實際提供的向心力，則為實際提供的向心力，則(1)當(dāng)當(dāng)_時，物體做勻速圓周運動；時，物體做勻速圓周運動；(2)當(dāng)當(dāng)_時，物體沿切線方向

4、飛出；時，物體沿切線方向飛出；(3)當(dāng)當(dāng)_時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心；時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心；(4)當(dāng)當(dāng)_時，物體逐漸靠近圓心時，物體逐漸靠近圓心圖圖431Fm2rF0Fm2r思考感悟思考感悟2物體做離心運動是受到了離心力的作物體做離心運動是受到了離心力的作用嗎？用嗎？提示：提示：2.不是，而是物體受到的力小于所不是，而是物體受到的力小于所需向心力的緣故需向心力的緣故課堂互動講練課堂互動講練2傳動裝置特點傳動裝置特點(1)同軸傳動：固定在一起共軸轉(zhuǎn)動的物體上各點同軸傳動：固定在一起共軸轉(zhuǎn)動的物體上各點角速度相同；角速度相同；(2)皮帶傳動：不打滑的摩擦傳動和皮帶皮帶傳動：不打滑的摩擦傳動和皮帶(或齒輪

5、或齒輪)傳動的兩輪邊緣上各點線速度大小相等傳動的兩輪邊緣上各點線速度大小相等特別提醒：特別提醒：(1)在討論在討論v、r三者關(guān)系時，應(yīng)采三者關(guān)系時，應(yīng)采用控制變量法，即保持其中一個量不變來討論另用控制變量法，即保持其中一個量不變來討論另外兩個量的關(guān)系外兩個量的關(guān)系(2)在處理傳動裝置中各量間的關(guān)系時，應(yīng)首先明在處理傳動裝置中各量間的關(guān)系時，應(yīng)首先明確傳動的方式及傳動的特點確傳動的方式及傳動的特點即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1.(2011年山東泰安模擬年山東泰安模擬)如圖如圖432所示，兩個所示，兩個嚙合齒輪，小齒輪半徑為嚙合齒輪，小齒輪半徑為10 cm，大齒輪半徑

6、為，大齒輪半徑為20 cm，大齒輪中，大齒輪中C點離圓心點離圓心O2的距離為的距離為10 cm，A、B分別為兩個齒輪邊緣上的點，則分別為兩個齒輪邊緣上的點，則A、B、C三三點的點的()圖圖432A線速度之比為線速度之比為1 1 1B角速度之比為角速度之比為1 1 1C向心加速度之比為向心加速度之比為4 2 1D轉(zhuǎn)動周期之比為轉(zhuǎn)動周期之比為2 1 1二、圓周運動中的動力學(xué)分析二、圓周運動中的動力學(xué)分析1向心力的來源向心力的來源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是幾個力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是幾個力的合力或某個力的分

7、力，因此在受力分析力的合力或某個力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一個向心力中要避免再另外添加一個向心力2向心力的確定向心力的確定(1)確定圓周運動的軌道所在的平面，確定圓確定圓周運動的軌道所在的平面，確定圓心的位置心的位置(2)分析物體的受力情況，找出所有的力沿半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徑方向指向圓心的合力就是向心力3解決圓周運動問題的主要步驟解決圓周運動問題的主要步驟(1)審清題意，確定研究對象；審清題意，確定研究對象；(2)分析物體的運動情況，即物體的線速度、角速分析物體的運動情況，即物體的線速度、角速度、周期、軌道平面、圓心、半徑等；度

8、、周期、軌道平面、圓心、半徑等；(3)分析物體的受力情況，畫出受力示意圖，確定分析物體的受力情況，畫出受力示意圖，確定向心力的來源；向心力的來源；(4)據(jù)牛頓運動定律及向心力公式列方程；據(jù)牛頓運動定律及向心力公式列方程；(5)求解、討論求解、討論特別提醒：特別提醒：(1)無論勻速圓周運動還是非勻速圓周無論勻速圓周運動還是非勻速圓周運動，沿半徑指向圓心的合力均為向心力運動，沿半徑指向圓心的合力均為向心力(2)當(dāng)采用正交分解法分析向心力的來源時，做圓當(dāng)采用正交分解法分析向心力的來源時，做圓周運動的物體在坐標(biāo)原點，一定有一個坐標(biāo)軸沿周運動的物體在坐標(biāo)原點，一定有一個坐標(biāo)軸沿半徑指向圓心半徑指向圓心即

9、時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2(2011年湖南省桃源一中月考年湖南省桃源一中月考)如圖如圖433所所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放著示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個物體用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個物體A和和B，它們與，它們與盤間的摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動到兩個物體剛盤間的摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動到兩個物體剛好還未發(fā)生滑動時，燒斷細(xì)線，兩個物體的運動好還未發(fā)生滑動時，燒斷細(xì)線，兩個物體的運動情況是情況是()圖圖433A兩物體沿切向方向滑動兩物體沿切向方向滑動B兩物體均沿半徑方向滑動，離圓盤圓心越來越兩物體均沿半徑方向滑動，離

10、圓盤圓心越來越遠(yuǎn)遠(yuǎn)C兩物體仍隨圓盤一起做圓周運動，不發(fā)生滑動兩物體仍隨圓盤一起做圓周運動，不發(fā)生滑動D物體物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，物體A發(fā)發(fā)生滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)生滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)解析：解析：選選D.在圓盤上，角速度相同，由在圓盤上，角速度相同，由Fm2r可可知，在質(zhì)量相同的情況下，知，在質(zhì)量相同的情況下，A需要的向心力更多，需要的向心力更多，所以所以D正確正確三、豎直面內(nèi)圓周運動的臨界問題分析三、豎直面內(nèi)圓周運動的臨界問題分析物體在豎直面內(nèi)做的圓周運動是一種典型的變速物體在豎直面內(nèi)做的圓周運動是一種典型的變速曲線運動，該類運動常有臨界問題

11、，并伴有曲線運動，該類運動常有臨界問題，并伴有“最最大大”、“最小最小”、“剛好剛好”等詞語，常分析兩種模等詞語，常分析兩種模型型輕繩模型和輕桿模型，分析比較如下：輕繩模型和輕桿模型，分析比較如下：輕繩模型輕繩模型輕桿模型輕桿模型常見類常見類型型均是沒有支撐的小球均是沒有支撐的小球均是有物體支撐的小球均是有物體支撐的小球過最高過最高點的臨點的臨界條件界條件由由mg 得得v臨臨 小球能運動即可，小球能運動即可，v臨臨0討論分討論分析析過最高點時過最高點時v ，F(xiàn)Nmg .繩、繩、軌道對球產(chǎn)生彈力軌道對球產(chǎn)生彈力FN0，方向指向圓心，方向指向圓心不能過最高點不能過最高點v ，在到達最高點前小球已在

12、到達最高點前小球已經(jīng)脫離了圓軌道經(jīng)脫離了圓軌道當(dāng)當(dāng)v0時，時，F(xiàn)Nmg，F(xiàn)N為支為支持力，沿半徑背離圓心持力，沿半徑背離圓心當(dāng)當(dāng)0v 時，時，F(xiàn)Nmg ，F(xiàn)N指向圓心并隨指向圓心并隨v的增大而增大的增大而增大即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)3有一長度為有一長度為L0.50 m的輕質(zhì)細(xì)桿的輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有端有一質(zhì)量為一質(zhì)量為m3.0 kg的小球，如圖的小球，如圖434所示，所示，小球以小球以O(shè)點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通過最高點時小球的速度是過最高點時小球的速度是2.0 m/s，g取取10 m/s2，則此時細(xì)桿則此時細(xì)桿OA受

13、到受到()圖圖434A6.0 N的拉力的拉力 B6.0 N的壓力的壓力C24 N的拉力的拉力 D24 N的壓力的壓力經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究解決圓周運動問題的常用方法解決圓周運動問題的常用方法 (2009年高考廣東卷年高考廣東卷)如圖如圖435所示，所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和和H，筒，筒內(nèi)壁內(nèi)壁A點的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)點的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)量為量為m的小物塊求：的小物塊求：圖圖435(1)當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁A點

14、受到的摩點受到的摩擦力和支持力的大??；擦力和支持力的大?。?2)當(dāng)物塊在當(dāng)物塊在A點隨筒勻速轉(zhuǎn)動，且其受到的摩擦點隨筒勻速轉(zhuǎn)動，且其受到的摩擦力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度【思路點撥思路點撥】對物塊進行受力分析，分別根據(jù)對物塊進行受力分析，分別根據(jù)共點力平衡和圓周運動所需向心力利用正交分解共點力平衡和圓周運動所需向心力利用正交分解列方程求解列方程求解圖圖436【答案答案】見解析見解析【名師歸納名師歸納】解答有關(guān)圓周運動問題時，首先解答有關(guān)圓周運動問題時，首先必須做好關(guān)鍵的幾步：必須做好關(guān)鍵的幾步：(1)對研究對象受力分析，對研究對象受力分析，確定好向心力的來源確定好向心力的來

15、源(2)確定圓周運動的軌跡和確定圓周運動的軌跡和半徑半徑(3)應(yīng)用相關(guān)的力學(xué)規(guī)律列方程求解應(yīng)用相關(guān)的力學(xué)規(guī)律列方程求解 如圖如圖438所示，所示，LMPQ是光滑軌道，是光滑軌道，LM水平，長為水平，長為5.0 m，MPQ是一半徑為是一半徑為R1.6 m的半圓，的半圓，QOM在同一豎直線上，在恒力在同一豎直線上，在恒力F作用下，作用下，質(zhì)量質(zhì)量m1 kg的物體的物體A由靜止開始運動，當(dāng)達到由靜止開始運動，當(dāng)達到M時立即停止用力欲使時立即停止用力欲使A剛好能通過剛好能通過Q點，則點，則力力F大小為多少？大小為多少？(g取取10 m/s2)豎直面內(nèi)的圓周運動問題豎直面內(nèi)的圓周運動問題圖圖438圖圖4

16、39【答案答案】8 N【名師歸納名師歸納】(1)正確理解正確理解A物體物體“剛好能通過剛好能通過Q點點”含義是解決本題的關(guān)鍵常用來表達臨界狀態(tài)的詞含義是解決本題的關(guān)鍵常用來表達臨界狀態(tài)的詞語還有語還有“恰好恰好”“恰能恰能”“至少至少”“至多至多”等，同學(xué)們在審等，同學(xué)們在審題時必須高度注意小球沿圓弧題時必須高度注意小球沿圓弧MPQ通過最高通過最高點點Q時，應(yīng)服從圓周運動的規(guī)律，即應(yīng)從向心力與時，應(yīng)服從圓周運動的規(guī)律，即應(yīng)從向心力與線速度的關(guān)系求解小球經(jīng)過線速度的關(guān)系求解小球經(jīng)過Q點的臨界速度點的臨界速度(2)圓周運動常與機械能守恒定律、動能定理、電荷圓周運動常與機械能守恒定律、動能定理、電荷

17、在磁場中的偏轉(zhuǎn)等知識相聯(lián)系，構(gòu)成綜合性較強的在磁場中的偏轉(zhuǎn)等知識相聯(lián)系，構(gòu)成綜合性較強的題目題目變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1 (2011年湖南三十二校聯(lián)考年湖南三十二校聯(lián)考)如圖如圖4310所示，在傾角為所示，在傾角為30的光滑斜面上，有的光滑斜面上，有一根長為一根長為L0.8 m的細(xì)繩，一端固定在的細(xì)繩，一端固定在O點，另點，另一端系一質(zhì)量為一端系一質(zhì)量為m0.2 kg的小球，沿斜面做圓周的小球，沿斜面做圓周運動，若要小球能通過最高點運動，若要小球能通過最高點A，則小球在最低，則小球在最低點點B的最小速度是的最小速度是()圖圖4310 (滿分樣板滿分樣板10分分)如圖如圖4311所示，在光所示，在光滑

18、的圓錐體頂端用長為滑的圓錐體頂端用長為l的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m的的小球圓錐體固定在水平面上不動，其軸線沿豎小球圓錐體固定在水平面上不動，其軸線沿豎直方向，母線與軸線之間的夾角為直方向，母線與軸線之間的夾角為30.小球以速小球以速度度v繞圓錐體軸線在水平面內(nèi)做勻速圓周運動繞圓錐體軸線在水平面內(nèi)做勻速圓周運動圓周運動的臨界問題分析圓周運動的臨界問題分析圖圖4311【思路點撥思路點撥】當(dāng)小球做圓周運動的速度當(dāng)小球做圓周運動的速度v足夠足夠大時，小球有可能脫離圓錐體表面，因此應(yīng)當(dāng)大時，小球有可能脫離圓錐體表面，因此應(yīng)當(dāng)求出臨界速度，然后對求出臨界速度，然后對(1)、(2)問中的速度下小問中的速度下小球的運動情況做出判斷球的運動情況做出判斷圖圖4312【答案答案】(1)1.03mg(2)2mg【反思領(lǐng)悟反思領(lǐng)悟】有關(guān)圓周運動的臨界問題一般有有關(guān)圓周運動的臨界問題一般有兩類，一類是提供向心力的某個力出現(xiàn)臨界值；兩類，一類是提供向心力的某個力出現(xiàn)臨界值；另一類是物體的速度出現(xiàn)臨界值有些題目是根另一類是物體的速度出現(xiàn)臨界值有些題目是根據(jù)臨界狀態(tài)列方程求解，有些題目是根據(jù)跨越臨據(jù)臨界狀態(tài)列