2020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)

第3節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)第3節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)1基礎(chǔ)過(guò)關(guān)考點(diǎn)研析素養(yǎng)提升基礎(chǔ)過(guò)關(guān)考點(diǎn)研析素養(yǎng)提升2基礎(chǔ)知識(shí)一、圓周運(yùn)動(dòng)1.描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量基礎(chǔ)過(guò)關(guān)緊扣教材·自主落實(shí)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)一、圓周運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)3一周圈數(shù)圓心ω2r一周圈數(shù)圓心ω2r42.勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)定義:在

相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的

都相等的圓周運(yùn)動(dòng).(2)特點(diǎn):速度大小不變,方向時(shí)刻發(fā)生變化,加速度大小

,方向始終指向

,是變加速運(yùn)動(dòng).(3)條件:合外力大小

、方向始終與

方向垂直且指向圓心.任意弧長(zhǎng)不變圓心不變速度2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)定義:在相等時(shí)間內(nèi)5二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力1.作用效果:產(chǎn)生向心加速度,只改變速度的

,不改變速度的

.方向大小mω2r3.方向:始終沿半徑方向指向

,時(shí)刻在改變,即向心力是一個(gè)變力.4.來(lái)源:物體受到的力提供,可以是一個(gè)力,也可以是幾個(gè)力的

,還可以是一個(gè)力的

.圓心合力分力三、離心現(xiàn)象1.定義:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受合外力突然

或

所需的向心力的情況下,所做的逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).消失不足以提供二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力1.作用效果:產(chǎn)生向心加速度,只改變62.本質(zhì):做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,由于本身的慣性,總有沿著圓周

方向飛出去的趨勢(shì).切線3.受力特點(diǎn)(1)當(dāng)F=mrω2時(shí),物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng);(2)當(dāng)F=0時(shí),物體沿

飛出;(3)當(dāng)F<mrω2時(shí),物體逐漸遠(yuǎn)離圓心.切線方向2.本質(zhì):做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,由于本身的慣性,總有沿著圓周7(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng).(

)過(guò)關(guān)巧練×1.思考判斷(2)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),其角速度是不變的.(

)(3)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),其合外力是不變的.(

)(4)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是產(chǎn)生向心加速度的原因.(

)(5)比較物體沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢看線速度,比較物體繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢,看周期或角速度.(

)√×√√(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng).()過(guò)關(guān)巧練×8A.A點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小相等B.A點(diǎn)與C點(diǎn)的線速度大小相等C.B點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小之比為2∶1D.B點(diǎn)與C點(diǎn)的向心加速度大小之比為1∶4BDA.A點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小相等BD92020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)10A.3mg B.4mg C.5mg D.6mgDA.3mg B.4mg C.5mg D.6mgD114.(多選)如圖所示,兩個(gè)圓錐內(nèi)壁光滑,豎直放置在同一水平面上,圓錐母線與豎直方向夾角分別為30°和60°,有A,B兩個(gè)質(zhì)量相同的小球在兩圓錐內(nèi)壁等高處做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(

)CD4.(多選)如圖所示,兩個(gè)圓錐內(nèi)壁光滑,豎直放置在同一水平面12考點(diǎn)一圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1.圓周運(yùn)動(dòng)各物理量間的關(guān)系考點(diǎn)研析核心探究·重難突破考點(diǎn)一圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1.圓周運(yùn)動(dòng)各物理量間的關(guān)系考132.對(duì)公式v=ωr的理解(1)當(dāng)r一定時(shí),v與ω成正比.(2)當(dāng)ω一定時(shí),v與r成正比.(3)當(dāng)v一定時(shí),ω與r成反比.當(dāng)v一定時(shí),a與r成反比;當(dāng)ω一定時(shí),a與r成正比.2.對(duì)公式v=ωr的理解(1)當(dāng)r一定時(shí),v與ω成正比.當(dāng)v14【典例1】

如圖所示,B和C是一組塔輪,即B和C半徑不同,但固定在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,其半徑之比為RB∶RC=3∶2,A輪的半徑大小與C輪相同,它與B輪緊靠在一起,當(dāng)A輪繞過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于摩擦作用,B輪也隨之無(wú)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái).a,b,c分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn),則a,b,c三點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的(

)A.線速度大小之比為3∶2∶2B.角速度之比為3∶3∶2C.轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D.向心加速度大小之比為9∶6∶4D【典例1】如圖所示,B和C是一組塔輪,即B和C半徑不同,但152020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)16【針對(duì)訓(xùn)練1】

(多選)如圖所示為皮帶傳動(dòng)裝置,右輪的半徑為r,a是它邊緣上的一點(diǎn),左側(cè)是一輪軸,圖中大輪的半徑是4r,小輪的半徑是2r,b點(diǎn)在小輪上,到小輪中心的距離為r,c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上,若在傳動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑,則(

)A.a點(diǎn)和b點(diǎn)的線速度大小相等B.a點(diǎn)和b點(diǎn)的角速度大小相等C.a點(diǎn)和c點(diǎn)的線速度大小相等D.a點(diǎn)和d點(diǎn)的向心加速度大小相等CD【針對(duì)訓(xùn)練1】(多選)如圖所示為皮帶傳動(dòng)裝置,右輪的半徑為172020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)18【針對(duì)訓(xùn)練2】

汽車后備箱蓋一般都配有可伸縮的液壓桿,如圖甲所示,其示意圖如乙所示,可伸縮液壓桿上端固定于后蓋上A點(diǎn),下端固定于箱內(nèi)O′點(diǎn),B也為后蓋上一點(diǎn),后蓋可繞過(guò)O點(diǎn)的固定鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng),在合上后備箱蓋的過(guò)程中(

)A.A點(diǎn)相對(duì)O′點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)B.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小相等C.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等D.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度大小相等C【針對(duì)訓(xùn)練2】汽車后備箱蓋一般都配有可伸縮的液壓桿,如圖甲19解析:在合上后備箱蓋的過(guò)程中,O′A的長(zhǎng)度是變化的,因此A點(diǎn)相對(duì)O′點(diǎn)不是做圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在合上后備箱蓋的過(guò)程中,A點(diǎn)與B點(diǎn)都是繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),相同的時(shí)間繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度相同,即A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的角速度相等,但是OB大于OA,根據(jù)v=rω,所以B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)向心加速度公式a=rω2可知,B點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的向心加速度大于A點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的向心加速度,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.解析:在合上后備箱蓋的過(guò)程中,O′A的長(zhǎng)度是變化的,因此A點(diǎn)20考點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)分析1.解決圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題需做好的三個(gè)分析(1)幾何關(guān)系分析:確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面、圓心、半徑等.(2)運(yùn)動(dòng)分析:確定圓周運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期等.(3)受力分析:確定物體所受外力,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),哪些力提供向心力.2.圓周運(yùn)動(dòng)中向心力與合力的關(guān)系(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)分析1.解決圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題需21(2)變速圓周運(yùn)動(dòng)(2)變速圓周運(yùn)動(dòng)22【典例2】如圖所示,半徑為R的半球形陶罐,固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上,轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過(guò)陶罐球心O的對(duì)稱軸OO′重合.轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)罐壁靜止,它和O點(diǎn)的連線與OO′之間的夾角θ為60°.重力加速度大小為g.【典例2】如圖所示,半徑為R的半球形陶罐,固定在可以繞豎直軸23(1)若ω=ω0,小物塊受到的摩擦力恰好為零,求ω0;(1)若ω=ω0,小物塊受到的摩擦力恰好為零,求ω0;24(2)若ω=(1+k)ω0,且0<k?1,求小物塊受到的摩擦力大小和方向.(2)若ω=(1+k)ω0,且0<k?1,求小物塊受到的摩擦25【針對(duì)訓(xùn)練1】(2018·河北保定一模)(多選)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一光滑圓環(huán),圓心為O,OA連線水平,AB為固定在A,B兩點(diǎn)間的光滑直桿,在直桿和圓環(huán)上分別套著一個(gè)相同的小球M,N.先后讓小球M,N以角速度ω和2ω隨圓環(huán)一起繞豎直直徑BD做勻速圓周運(yùn)動(dòng).則(

)A.小球M第二次的位置比第一次時(shí)離A點(diǎn)近B.小球M第二次的位置比第一次時(shí)離B點(diǎn)近C.小球N第二次的豎直位置比第一次時(shí)高D.小球N第二次的豎直位置比第一次時(shí)低BC【針對(duì)訓(xùn)練1】(2018·河北保定一模)(多選)如圖所示,262020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)27【針對(duì)訓(xùn)練2】

(多選)如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤上,沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的兩個(gè)物體A和B,它們分居圓心兩側(cè),與圓心距離分別為RA=r,RB=2r,與盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ相同,當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,下列說(shuō)法正確的是(

)ABC【針對(duì)訓(xùn)練2】(多選)如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤上,沿282020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)29考點(diǎn)三水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)模型:圓錐擺、火車轉(zhuǎn)彎、汽車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)飛行等.2.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(1)運(yùn)動(dòng)軌跡是水平面內(nèi)的圓.(2)合力沿水平方向指向圓心,提供向心力.考點(diǎn)三水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)模型:圓錐擺、火車轉(zhuǎn)彎、汽30運(yùn)動(dòng)模型飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎圓錐擺向心力的來(lái)源圖示運(yùn)動(dòng)模型飛車走壁汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺(tái)向心力的來(lái)源圖示運(yùn)動(dòng)飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎圓錐擺向心運(yùn)動(dòng)飛車走壁汽車在水平水平31【典例3】如圖所示,轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直于光滑水平面,交點(diǎn)O的上方h(A點(diǎn))處固定細(xì)繩的一端,細(xì)繩的另一端拴接一質(zhì)量為m的小球B,繩長(zhǎng)l大于h,轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)小球在光滑水平面上做圓周運(yùn)動(dòng).當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω逐漸增大時(shí),下列說(shuō)法正確的是(

)C【典例3】如圖所示,轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直于光滑水平面,交點(diǎn)O的上方h32?運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖示?(1)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度較小時(shí),水平面對(duì)小球有支持力作用;當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度較大時(shí),小球?qū)㈦x開(kāi)水平面.(2)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r與繩長(zhǎng)l之間的關(guān)系,可由幾何知識(shí)來(lái)確定.(3)小球?qū)λ矫娴膲毫榱?是小球?qū)㈦x開(kāi)水平面的臨界條件,此時(shí),小球的合力由自身的重力及細(xì)繩的拉力合成來(lái)確定.

?運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖示?(1)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度較小時(shí),水平面對(duì)小球有支332020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)34題組訓(xùn)練1.[圓錐擺模型]如圖所示,用一根細(xì)繩一端系一個(gè)小球,另一端固定,給小球不同的初速度,使小球在水平面內(nèi)做角速度不同的圓周運(yùn)動(dòng),則下列細(xì)繩拉力F、懸點(diǎn)到軌跡圓心高度h、向心加速度a、線速度v與角速度平方ω2的關(guān)系圖像正確的是(

)A題組訓(xùn)練1.[圓錐擺模型]如圖所示,用一根細(xì)繩一端系一個(gè)小球352020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)362.[火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題](多選)鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)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(jì)不僅與r有關(guān).還與火車在彎道上的行駛速度v有關(guān).下列說(shuō)法正確的是(

)A.速率v一定時(shí),r越小,要求h越大B.速率v一定時(shí),r越大,要求h越大C.半徑r一定時(shí),v越小,要求h越大D.半徑r一定時(shí),v越大,要求h越大AD

2.[火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題](多選)鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形372020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)38考點(diǎn)四豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)1.通過(guò)“輕繩”或“輕桿”使物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),其施力特點(diǎn)不同.“輕繩”只能對(duì)小球產(chǎn)生拉力,而“輕桿”既可對(duì)小球產(chǎn)生拉力也可對(duì)小球產(chǎn)生支持力.2.最高點(diǎn)的臨界問(wèn)題類型“輕繩”類“輕桿”類實(shí)例球與繩連接、水流星、沿內(nèi)軌道運(yùn)動(dòng)的“過(guò)山車”等球與桿連接、球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)等考點(diǎn)四豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)1.通過(guò)“輕繩”或“輕桿”使物體在392020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)402020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)41【典例4】如圖所示,質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員,做“雙臂大回環(huán)”用雙手抓住單杠,伸展身體,以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng).此過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)手臂受的總拉力至少約為(忽略空氣阻力,g=10m/s2)(

)A.600N B.2400NC.3000N D.3600NC【典例4】如圖所示,質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員,做“雙臂大回42?審題圖示??審題圖示?43方法技巧(1)定模型:首先判斷是輕繩模型還是輕桿模型,兩種模型過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件不同.(3)受力分析:明確物體在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)的受力情況,根據(jù)牛頓第二定律列出方程,F合=F向.(4)狀態(tài)聯(lián)系:應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律將初、末兩個(gè)狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)列方程.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的解題注意點(diǎn)方法技巧(1)定模型:首先判斷是輕繩模型還是輕桿模型,兩種模44題組訓(xùn)練1.[輕繩類]質(zhì)量為25kg的雜技演員坐在秋千板上,雜技演員離系繩子的橫梁2.5m.如果讓演員能在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),演員在最低點(diǎn)時(shí)的速度至少為(空氣阻力不計(jì),g=10m/s2)(

)C題組訓(xùn)練1.[輕繩類]質(zhì)量為25kg的雜技演員坐在秋千板上452020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)462.[“輕桿”類](2019·河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示,長(zhǎng)為3L的輕桿可繞光滑水平轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng),在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A,B,球A距軸O的距離為L(zhǎng).現(xiàn)給系統(tǒng)一定能量,使桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),水平轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力恰好為零,忽略空氣阻力,已知重力加速度為g,則球B在最高點(diǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是(

)C2.[“輕桿”類](2019·河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示,長(zhǎng)472020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)48核心素養(yǎng)【思維拓展】斜面上圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題素養(yǎng)提升學(xué)科素養(yǎng)·演練提升在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,所受的控制因素不同,如靜摩擦力控制、繩控制、桿控制;物體的受力情況和所遵循的規(guī)律也不相同.核心素養(yǎng)【思維拓展】斜面上圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題素養(yǎng)提升49C類型一靜摩擦力控制下的圓周運(yùn)動(dòng)C類型一靜摩擦力控制下的圓周運(yùn)動(dòng)502020版高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件第四章-第3節(jié)-圓周運(yùn)動(dòng)51【示例2】如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,有一長(zhǎng)為l的細(xì)繩,細(xì)繩的一端固定在O點(diǎn),另一端拴一質(zhì)量為m的小球,現(xiàn)使小球恰好能在斜面上做完整的圓周運(yùn)動(dòng),已知O點(diǎn)到斜面底邊的距離sOC=L,求:類型二輕繩控制下的圓周運(yùn)動(dòng)【示例2】如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,有一長(zhǎng)為l的細(xì)繩52(1)小球通過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)的速度vA;(2)在最高點(diǎn)A和最低點(diǎn)B時(shí)細(xì)繩上拉力之差;(1)小球通過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)的速度vA;53(3)小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)或B點(diǎn)時(shí)細(xì)繩斷裂,小球滑落到斜面底邊時(shí)到C點(diǎn)的距離相等,則l和L應(yīng)滿足什么關(guān)系?(3)小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)或B點(diǎn)時(shí)細(xì)繩斷裂,小球滑