滬科版高中物理必修2：2.5 習(xí)題課：圓周運(yùn)動ppt課件

1、習(xí)題課習(xí)題課: :圓周運(yùn)動圓周運(yùn)動;1.描畫圓周運(yùn)動的各物理量之間的關(guān)系描畫圓周運(yùn)動的各物理量之間的關(guān)系 (2)角速度與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系:=2n(注:n的單位為r/s)。2.勻速圓周運(yùn)動的特點(diǎn)(1)線速度的大小不變,方向時(shí)辰改動。(2)向心力大小不變,方向一直指向圓心。(3)向心加速度大小不變,方向一直指向圓心。3.向心力(1)來源:向心力是根據(jù)力的效果命名的,它可以是彈力,可以是摩擦力,也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力。;一、描畫圓周運(yùn)動的各物理量間的關(guān)系描畫圓周運(yùn)動的物理量有線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等,它們之間的關(guān)系為 ,這些關(guān)系不僅在物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)適用,在變速圓周運(yùn)動中也適用,此時(shí)

2、關(guān)系式中各量是瞬時(shí)對應(yīng)的。;【例1】 右圖是光滑的程度面上固定著一個(gè)半徑逐漸減小的螺旋形光滑程度軌道,一個(gè)小球以一定速度沿軌道切線方向進(jìn)入軌道,以下物理量中數(shù)值將減小的是()A.周期B.線速度C.角速度D.向心加速度解析:軌道對小球的支持力與速度方向垂直,軌道的支持力只改動速度的方向不改動速度的大小,即小球的線速度大小不變,故B錯(cuò)誤;根據(jù)v=r,線速度大小不變,轉(zhuǎn)動半徑減小,故角速度變大,故C錯(cuò)徑減小,故向心加速度添加,故D錯(cuò)誤。 答案:A ;變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1右圖是靠摩擦傳動、勻速轉(zhuǎn)動的兩轉(zhuǎn)輪右圖是靠摩擦傳動、勻速轉(zhuǎn)動的兩轉(zhuǎn)輪,接觸面互不接觸面互不打滑打滑,大輪的半徑是小輪的大輪的半徑是小輪

3、的2倍倍,A、B分別為大小兩輪邊緣上的點(diǎn)分別為大小兩輪邊緣上的點(diǎn),那么輪上那么輪上A、B兩點(diǎn)兩點(diǎn)()A.線速度的大小相等線速度的大小相等B.角速度相等角速度相等C.向心加速度相等向心加速度相等D.周期相等周期相等;解析:兩輪子靠摩擦傳動,線速度大小相等,故A正確;線速度大小相等,大輪的半徑是小輪的2倍,根據(jù)v=r,可知小輪的角速度是大輪的2倍,故B錯(cuò)誤;線速度大小相等,大輪的半徑是小輪的2倍,根據(jù)的2倍,故D錯(cuò)誤。答案:A;二、向心力的來源分析向心力可以是由彈力、摩擦力提供,也可以是由物體遭到的合外力或某個(gè)力的分力提供,但只需在勻速圓周運(yùn)動中,向心力才等于物體所受的合外力,在變速圓周運(yùn)動中,向

4、心力不等于物體所受的合外力。;【例2】 (多項(xiàng)選擇)如下圖,在粗糙程度板上放一個(gè)物塊,使程度板和物塊一同在豎直平面內(nèi)沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動,ab為程度直徑,cd為豎直直徑,在運(yùn)動中木板一直堅(jiān)持程度,物塊相對于木板一直靜止,那么()A.物塊一直遭到三個(gè)力作用B.物塊遭到的合外力一直指向圓心C.在c、d兩個(gè)位置,支持力FN有最大值,摩擦力f為零D.在a、b兩個(gè)位置摩擦力提供向心力,支持力FN=mg;解析:物塊在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,遭到的重力與支持力在豎直方向上,c、d兩點(diǎn)的向心力可以由重力和支持力的合力提供,其他時(shí)候要遭到摩擦力的作用,故A錯(cuò)誤;物塊在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,勻速圓周運(yùn)

5、動的向心力指向圓心,故B正確;設(shè)物塊做勻速圓周運(yùn)動的線速度為v,物塊在c、d兩位置摩擦力f為零,在c點(diǎn)有答案:BD ;變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2如下圖如下圖,在雙人花樣滑冰運(yùn)動中在雙人花樣滑冰運(yùn)動中,有時(shí)會看到被男運(yùn)發(fā)有時(shí)會看到被男運(yùn)發(fā)動拉著的女運(yùn)發(fā)動分開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動的精彩局面動拉著的女運(yùn)發(fā)動分開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動的精彩局面,重力重力為為G的女運(yùn)發(fā)動做圓錐擺運(yùn)動時(shí)和程度冰面的夾角約為的女運(yùn)發(fā)動做圓錐擺運(yùn)動時(shí)和程度冰面的夾角約為30,重力重力加速度為加速度為g,估算該女運(yùn)發(fā)動估算該女運(yùn)發(fā)動()A.遭到的拉力約為遭到的拉力約為 GB.遭到的拉力約為遭到的拉力約為2GC.向心加速度約為向心加速

6、度約為3gD.向心加速度約為向心加速度約為2g解析解析:女運(yùn)發(fā)動做圓錐擺運(yùn)動女運(yùn)發(fā)動做圓錐擺運(yùn)動,女運(yùn)發(fā)動遭到重力、男運(yùn)發(fā)動對女運(yùn)發(fā)動遭到重力、男運(yùn)發(fā)動對女運(yùn)發(fā)動的拉力女運(yùn)發(fā)動的拉力F,豎直方向合力為零豎直方向合力為零,由由Fsin 30=G,解得解得F=2G,故故A錯(cuò)誤錯(cuò)誤,B正確正確;程度方向的合力提供勻速圓周運(yùn)動的向心力程度方向的合力提供勻速圓周運(yùn)動的向心力,有有Fcos 30=ma即即2mgcos 30=ma,所以所以a= g,故故C、D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案:B;三、汽車過橋問題 ;2.汽車過凹形橋汽車過凹形橋(如圖如圖),汽車在最低點(diǎn)滿足關(guān)系汽車在最低點(diǎn)滿足關(guān)系 由此可知,汽車對橋面

7、的壓力大于其本身重力,故凹形橋易被壓垮,因此實(shí)踐中拱形橋多于凹形橋。;【例3】 如下圖,質(zhì)量m=2.0104 kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面,兩橋面的圓弧半徑均為20 m。假設(shè)橋面接受的壓力不得超越3.0105 N,g取10 m/s2,那么:(1)汽車允許的最大速度是多少?(2)假設(shè)以所求速度行駛,汽車對橋面的最小壓力是多少?解析:(1)汽車在凹形橋最低點(diǎn)時(shí)存在最大允許速度,由牛頓第二定律得代入數(shù)據(jù)解得v=10 m/s。 ;(2)汽車在凸形橋最高點(diǎn)時(shí)對橋面有最小壓力,由牛頓第二定律得;變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3當(dāng)汽車經(jīng)過拱橋頂點(diǎn)的速度為當(dāng)汽車經(jīng)過拱橋頂點(diǎn)的速度為10 m/s時(shí)時(shí),車對

8、橋頂?shù)能噷蝽數(shù)膲毫檐囍亓Φ膲毫檐囍亓Φ?;假設(shè)要使汽車在橋面上行駛至橋頂時(shí)不受摩擦假設(shè)要使汽車在橋面上行駛至橋頂時(shí)不受摩擦力作用力作用,那么汽車經(jīng)過橋頂?shù)乃俣却笮?yīng)為那么汽車經(jīng)過橋頂?shù)乃俣却笮?yīng)為(g取取10 m/s2)()A.15 m/sB.20 m/sC.25 m/sD.30 m/s答案:B ;四、圓錐擺模型1.運(yùn)動特點(diǎn):如下圖,在程度面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。2.向心力分析:繩的拉力和重力的合力(或者說繩的拉力在程度方向的分力)提供向心力,即F向=mgtan 。3.類似的安裝類似的安裝(如下圖如下圖): ;【例4】 如下圖,在“旋轉(zhuǎn)秋千中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等,經(jīng)過一樣長度的纜繩懸掛在

9、旋轉(zhuǎn)圓盤上。不思索空氣阻力的影響,當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓環(huán)繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí),以下說法正確的選項(xiàng)是()A.A的速度比B的大B.A與B的向心加速度大小相等C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小;解析:A、B繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動的角速度相等,即A=B,但rArB,根據(jù)v=r得,A的速度比B的小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)a=2r得,A的向心加速度比B的小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;A、B做圓周運(yùn)動時(shí)的受力情況如下圖,到的拉力小,選項(xiàng)D正確。 答案:D ;變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練4右圖是兩個(gè)質(zhì)量一樣的小球右圖是兩個(gè)質(zhì)量一樣的小球,在同一程度面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動在同一程度面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,懸點(diǎn)一樣懸點(diǎn)一樣

10、,A運(yùn)動的半徑比運(yùn)動的半徑比B的大的大,那么那么()A.A遭到的向心力比遭到的向心力比B的大的大B.B遭到的向心力比遭到的向心力比A的大的大C.A的角速度比的角速度比B的大的大D.B的角速度比的角速度比A的大的大解析解析:小球由所受重力和繩子的拉力的合力充任向心力小球由所受重力和繩子的拉力的合力充任向心力,設(shè)懸線設(shè)懸線與豎直方向夾角為與豎直方向夾角為,那么那么F向向=mgtan =m2lsin ,越大越大,向心力向心力F向越大向越大,所以所以A對對,B錯(cuò)錯(cuò);由于由于2= ,故兩者的角速度一樣故兩者的角速度一樣,故故C、D錯(cuò)。錯(cuò)。答案答案:A;123451.(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)當(dāng)汽車經(jīng)過圓弧形凸

11、形橋時(shí)當(dāng)汽車經(jīng)過圓弧形凸形橋時(shí),以下說法正確的選項(xiàng)是以下說法正確的選項(xiàng)是 ()A.汽車在經(jīng)過橋頂時(shí)汽車在經(jīng)過橋頂時(shí),對橋的壓力一定小于汽車的重力對橋的壓力一定小于汽車的重力B.汽車在經(jīng)過橋頂時(shí)汽車在經(jīng)過橋頂時(shí),速度越小速度越小,對橋的壓力就越小對橋的壓力就越小C.汽車所需的向心力由橋?qū)ζ嚨闹С至硖峁┢囁璧南蛐牧τ蓸驅(qū)ζ嚨闹С至硖峁〥.汽車經(jīng)過橋頂時(shí)汽車經(jīng)過橋頂時(shí),假設(shè)汽車的速度假設(shè)汽車的速度v= (g為重力加速度為重力加速度,R為為圓弧形橋面的半徑圓弧形橋面的半徑),那么汽車對橋頂?shù)膲毫榱隳敲雌噷蝽數(shù)膲毫榱愦鸢?AD ;123452.(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)右圖為一皮帶傳動安裝

12、右圖為一皮帶傳動安裝,右輪的半徑為右輪的半徑為r,a是它邊緣上是它邊緣上的一點(diǎn)的一點(diǎn),左側(cè)是一套輪軸左側(cè)是一套輪軸,大輪的半徑為大輪的半徑為4r,小輪的半徑為小輪的半徑為2r,b點(diǎn)在小點(diǎn)在小輪上輪上,到小輪中心的間隔為到小輪中心的間隔為r。知。知c點(diǎn)和點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上邊緣上,假設(shè)在傳動過程中皮帶不打滑假設(shè)在傳動過程中皮帶不打滑,那么以下判別正確的選項(xiàng)那么以下判別正確的選項(xiàng)是是()A.a點(diǎn)與點(diǎn)與b點(diǎn)的向心加速度大小相等點(diǎn)的向心加速度大小相等B.a點(diǎn)與點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等點(diǎn)的角速度大小相等C.a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D.a點(diǎn)與點(diǎn)與

13、d點(diǎn)的向心加速度大小相等點(diǎn)的向心加速度大小相等;12345解析:根據(jù)皮帶傳動安裝的特點(diǎn),首先確定b、c、d三點(diǎn)處于同一個(gè)整體上,其角速度一樣;a、c兩點(diǎn)靠皮帶銜接,其線速度大小相等。設(shè)a點(diǎn)的線速度為v、角速度為,由v=r可知,c點(diǎn)的線速度大小a4=2r,故正確選項(xiàng)為C、D。答案:CD;123453.質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的彈簧小孔中插入桌面上的彈簧小孔中,桿的另一端桿的另一端套有一個(gè)質(zhì)量為套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球。今使小球在程度面內(nèi)做半徑為的小球。今使小球在程度面內(nèi)做半徑為R的勻的勻速圓周運(yùn)動速圓周運(yùn)動,且角速度為且角速度為,如下圖。那么桿的上端遭到球?qū)ζ渥饔萌缦聢D

14、。那么桿的上端遭到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮榱Φ拇笮?);12345解析:對小球進(jìn)展受力分析,小球遭到兩個(gè)作用力,一個(gè)是重力mg,另一個(gè)是桿對小球的作用力F,兩個(gè)力的合力提供向心力。由平行四答案:C ;123454.(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)右圖是長為右圖是長為L的懸線固定在的懸線固定在O點(diǎn)點(diǎn),在在O點(diǎn)正下方點(diǎn)正下方 處有處有一釘子一釘子C,把懸線另一端的小球把懸線另一端的小球m拉到跟懸點(diǎn)在同一程度面上無初拉到跟懸點(diǎn)在同一程度面上無初速度釋放速度釋放,小球到懸點(diǎn)正下方時(shí)懸線碰到釘子小球到懸點(diǎn)正下方時(shí)懸線碰到釘子,那么小球的那么小球的()A.線速度忽然增大線速度忽然增大B.角速度忽然增大角速度忽然增大C.向心加速度忽然增大向心加速度忽然增大D.懸線的拉力忽然增大懸線的拉力忽然增大;12345解析:懸線與釘子碰撞前后瞬間,線的拉力一直與小球的運(yùn)動方向垂 力變大。由此可知B、C、D選項(xiàng)正確。答案:BCD;123455.在右圖中在右圖中,知繩長為知繩長為L=20 cm,程度桿程度桿L=0.1 m,小球質(zhì)量小球質(zhì)量m=0.3 kg,整個(gè)安裝可繞豎直軸轉(zhuǎn)動整個(gè)安裝可繞豎直軸轉(zhuǎn)動,要使繩子與豎直方向成要使繩子與豎直方向成45角角,該安裝該安裝必需以多大的角速度轉(zhuǎn)動才行必需以多大的角速度轉(zhuǎn)