圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用LI課件

1、高三物理高考復(fù)習(xí)第四章曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力第2講圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)一、描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量主要有線速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速、向心加速度、向心力等現(xiàn)比較如下表：定義、意義公式、單位線速度描述圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng) 的物理量(v) 是矢量，方向和半徑垂直，和圓周 單位：m/s角速度描述物體繞圓心 的物理量() 中學(xué)不研究其方向單位：rad/s快慢相切轉(zhuǎn)動(dòng)快慢定義、意義公式、單位周期和轉(zhuǎn)速周期是物體沿圓周運(yùn)動(dòng) 的時(shí)間(T)，周期的倒數(shù)叫做頻率(f) 轉(zhuǎn)速是物體單位時(shí)間轉(zhuǎn)過的 (n)f的單位：Hzn的單位：r/s、r/min向心加速度描述速度 變化 的物理量(a) 方向指向圓心單位：m/

2、s2一周圈數(shù)r2 方向快慢方向 大小 圓心 二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)1勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)定義：如果在相等的時(shí)間里通過的圓弧長(zhǎng)度相等，這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(2)性質(zhì)：向心加速度大小 ，方向 的變加速曲線運(yùn)動(dòng)(3)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件：合力大小 ，方向始終與速度方向 且指向圓心不變總是指向圓心不變垂直2非勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)定義：線速度大小、方向均 的圓周運(yùn)動(dòng)(2)合力的作用合力沿速度方向的分量Ft 產(chǎn)生切向加速度，F(xiàn)tmat，它只改變速度的 合力沿半徑方向的分量Fn產(chǎn)生向心加速度，F(xiàn)nman，它只改變速度的發(fā)生變化大小方向三、離心運(yùn)動(dòng)和向心運(yùn)動(dòng)1離心運(yùn)動(dòng)(1)定義：做 的物體，在所

3、受合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng) 的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)(2)本質(zhì)：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著 飛出去的傾向(3)受力特點(diǎn)：當(dāng)F時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)F0時(shí)，物體沿飛出；當(dāng)Fmr2，物體漸漸向，如右上圖所示圓心靠近二、向心力的來源分析向心力不是和重力、彈力、摩擦力等相并列的一種性質(zhì)的力，是根據(jù)力的效果命名的，在分析做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受力情況時(shí)，切不可在物體所受的作用力(重力、彈力、摩擦力、萬有引力等)以外再添加一個(gè)向心力向心力可能是物體受到的某一個(gè)力，也可能是物體受到的幾個(gè)力的合力或某一個(gè)力的分力例：幾種常見的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例三、火車轉(zhuǎn)彎問題在火車轉(zhuǎn)彎處，讓外

4、軌高于內(nèi)軌，如右圖所示，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力由重力和彈力的合力提供設(shè)車軌間距為L(zhǎng)，兩軌高度差為h，車轉(zhuǎn)彎半徑為R，質(zhì)量為M的火車運(yùn)行時(shí)應(yīng)當(dāng)有多大的速度？1.如右圖所示，靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法正確的是()A它們的運(yùn)動(dòng)周期都是相同的B它們的速度都是相同的C它們的線速度大小都是相同的D它們的角速度是不同的解析：地球上的物體均繞一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)，其角速度、周期都相同，由vR知，R不同則v不同，只有A正確答案：A2關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度方向，下列說法正確的是()A與線速度方向始終垂直B與線速度方向始終相反C始終指向圓心 D始終保持不變答案：AC3.(2011上海市嘉定區(qū)一模)如

5、右圖所示，洗衣機(jī)的脫水桶采用帶動(dòng)衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說法中錯(cuò)誤的是()A脫水過程中，衣物是緊貼桶壁的B水會(huì)從桶中甩出是因?yàn)樗问艿较蛐牧艽蟮木壒蔆加快脫水桶轉(zhuǎn)動(dòng)使角速度增大，脫水效果會(huì)更好D靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好答案：B4.在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低如右圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些汽車的運(yùn)動(dòng)可看做是做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)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(zhǎng).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(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于()答案：B答案：B21：世界上平均海撥最

6、高的鐵路青藏鐵路于2006年7月1日全線貫通假設(shè)某新型國(guó)產(chǎn)機(jī)車總質(zhì)量為m，沿青藏鐵路運(yùn)行如右圖所示，已知兩軌間寬度為L(zhǎng)，內(nèi)外軌高度差為h，重力加速度為g，如果機(jī)車要進(jìn)入半徑為R的彎道，請(qǐng)問，該彎道處的設(shè)計(jì)速度為多少最適宜？解析：機(jī)車在拐彎處可視為做圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)向心力是由火車的重力和軌道對(duì)火車的支持力來提供的，如右圖所示設(shè)軌道與水平面的夾角為，則1.如右圖所示為一種早期的自行車，這種不帶鏈條傳動(dòng)的自行車的前輪的直徑很大，這樣的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)主要是為了()A提高速度B提高穩(wěn)定性C騎行方便 D減小阻力解析：這種老式不帶鏈條的自行車，驅(qū)動(dòng)輪為前輪，人蹬車的角速度一定的情況下，由vr可知，車輪半徑越大，自

7、行車的速度就越大，所以A正確答案：A2.中央電視臺(tái)今日說法欄目最近報(bào)道了一起發(fā)生在湖南長(zhǎng)沙某區(qū)湘府路上的離奇交通事故家住公路拐彎處的張先生和趙先生家在三個(gè)月內(nèi)連續(xù)遭遇了七次大卡車側(cè)翻在自家門口的場(chǎng)面，第八次有輛卡車沖進(jìn)趙先生家，造成三死一傷和房屋嚴(yán)重?fù)p毀的血腥慘案經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào)查，畫出的現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖所示交警根據(jù)圖示作出以下判斷，你認(rèn)為正確的是()A由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鲭x心運(yùn)動(dòng)B由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鱿蛐倪\(yùn)動(dòng)C公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)(東)高外(西)低D公路在設(shè)計(jì)上可能外(西)高內(nèi)(東)低解析：由題圖可知發(fā)生事故時(shí)，卡車在做圓周運(yùn)動(dòng)，從圖可以看出卡車沖入

8、民宅時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；如果外側(cè)高，卡車所受重力和支持力提供向心力，則卡車不會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)發(fā)生事故，故選項(xiàng)C正確答案：AC3.“飛車走壁”是一種傳統(tǒng)的雜技藝術(shù)，演員騎車在傾角很大的桶面上做圓周運(yùn)動(dòng)而不掉下來如右圖所示，已知桶壁的傾角為，車和人的總質(zhì)量為m，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r.若使演員騎車做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)不受桶壁的摩擦力，下列說法正確的是()答案：AC豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩類模型對(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，并伴有“最大”“最小”“剛好”等詞語，常分析兩種模型輕繩模型和輕桿模型，分析比較如下：【3+2 P41-5】【3+2 P

9、39-l例1】在2008年8月19日進(jìn)行了體操男子單杠的決賽，鄒凱問鼎冠軍，為中國(guó)代表團(tuán)獲得2008北京奧運(yùn)會(huì)第41金如圖鄒凱正完成一個(gè)單臂回環(huán)動(dòng)作，且恰好靜止在最高點(diǎn)，設(shè)鄒凱的重心離杠1.60米，體重大約56公斤忽略摩擦力，認(rèn)為鄒凱做的是圓周運(yùn)動(dòng)試求：(1)鄒凱在最低點(diǎn)應(yīng)以多大的速度才能達(dá)到如圖效果；(2)鄒凱在最高、最低點(diǎn)時(shí)對(duì)杠的作用力(1)鄒凱在最低點(diǎn)應(yīng)以多大的速度才能達(dá)到如圖效果；(2)鄒凱在最高、最低點(diǎn)時(shí)對(duì)杠的作用力答案：(1)8 m/s(2)560 N2 800 N如下圖所示，輪O1、O3固定在同一轉(zhuǎn)軸上，輪O1、O2用皮帶連接且不打滑在O1、O2、O3三個(gè)輪的邊緣各取一點(diǎn)A、B、C，已知三個(gè)輪的半徑比r1r2r3211，求：(1)A、B、C三點(diǎn)的線速度大小之比vAvBvC；(2)A、B、C三點(diǎn)的角速度之比ABC；(3)A、B、C三點(diǎn)的向心加速度大小之比aAaBaC.答案：(1)22