高三物理(鲁科版)一轮复习配套课件5-3圆周运动

强基固本考点突破知识点一、匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度1．匀速圆周运动(1)定义：在任意相等时间内通过的_____都相等的圆周运动。(2)特点：加速度大小_____，方向始终指向_____，是变加速运动。第3课时圆周运动[知识梳理]弧长不变圆心强基固本考点突破(3)条件：合外力大小_____、方向始终与_____方向垂直且指向圆心。2．描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等，现比较如下表：不变速度强基固本考点突破定义、意义公式、单位线速度(v)①描述圆周运动的物体运动_____的物理量②是矢量，方向和半径垂直，和圆周相切角速度(ω)①描述物体绕圆心_________的物理量②中学不研究其方向①v＝st＝______②单位：m/s2πrT①ω＝φt＝_____②单位：rad/s2πT快慢转动快慢强基固本考点突破周期(T)和转速(n)或频率(f)①周期是物体沿圆周运动_____的时间②转速是物体单位时间转过的_____，也叫频率向心加速度(a)①描述速度_____变化____的物理量②方向指向圆心①T＝2πrv单位：s②n的单位：r/s、r/min，f的单位：Hz①a＝v2r＝_____②单位：m/s2rω2一周圈数方向快慢强基固本考点突破知识点二、匀速圆周运动的向心力1．作用效果：向心力产生向心加速度，只改变速度的_____，不改变速度的_____。3．方向：始终沿半径方向指向_____，时刻在改变，即向心力是一个变力。4．来源向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的_____提供，还可以由一个力的_____提供。2．大小：F＝mv2r＝______＝m4π2T2r＝mωv＝4π2mf2r。方向大小mω2r圆心合力分力强基固本考点突破知识点三、离心现象1．定义：做_________的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动___________的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。2．本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着_____________飞出去的趋势。圆周运动所需向心力圆周切线方向强基固本考点突破3．受力特点当F＝_____时，物体做匀速圆周运动；当F＝0时，物体沿_________飞出；当F＜______时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力，如图1所示。图1mrω2切线方向mrω2强基固本考点突破思维深化判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)做圆周运动的物体，一定受到向心力的作用，所以分析做圆周运动物体的受力，除了分析其受到的其他力，还必须指出它受到向心力的作用。()(2)一物体以4m/s的线速度做匀速圆周运动，周期为2s，则速度变化率的大小为4πm/s2。()(3)在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯。()(4)火车转弯速率小于规定的数值时，内轨受到的压力会增大。()(5)飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时，飞机机翼一定处于倾斜状态。()答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√强基固本考点突破题组一匀速圆周运动的运动学分析1．(多选)质点做匀速圆周运动时，下列说法正确的是()A．速度的大小和方向都改变B．匀速圆周运动是匀变速曲线运动C．当物体所受合力全部用来提供向心力时，物体做匀速圆周运动D．向心加速度大小不变，方向时刻改变解析匀速圆周运动的速度的大小不变，方向时刻变化，A错；它的加速度大小不变，但方向时刻改变，不是匀变速曲线运动，B错，D对；由匀速圆周运动的条件可知，C对。答案CD[题组自测]强基固本考点突破2.(多选)(2014·广东韶关一模)如图2所示，由于地球的自转，地球表面上P、O两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动，对于P、O两物体的运动，下列说法正确的是()A．P、O两点的角速度大小相等B．P、O两点的线速度大小相等C．同一物体在O点的向心加速度比在P点的向心加速度大D．放在P、O两处的物体均只受重力和支持力两个力作用图2强基固本考点突破解析同轴转动的不同点角速度相等，A正确；P、O两点做圆周运动的半径不同，根据v＝ωr可知，两点的线速度大小不同，B错误；根据a＝ω2r可知，同一物体在O点的向心加速度比在P点的向心加速度大，C正确；放在P、O两处的物体均只受万有引力和支持力两个力的作用，D错误。答案AC强基固本考点突破题组二圆周运动的动力学分析3.如图3所示，洗衣机脱水筒在转动时，衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服()A．受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用B．所需的向心力由重力提供C．所需的向心力由弹力提供D．转速越快，弹力越大，摩擦力也越大图3强基固本考点突破解析衣服只受重力、弹力和静摩擦力三个力作用，A错；衣服做圆周运动的向心力为它所受到的合力，由于重力与静摩擦力平衡，故弹力提供向心力，即N＝mrω2，转速越大，N越大，C对，B、D错。答案C强基固本考点突破4.如图4所示，质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为ω，则杆的上端受到小球对其作用力的大小为()图4A．mω2RB．mg2＋ω4R2C．mg2－ω4R2D．条件不足，不能确定强基固本考点突破答案B解析对小球进行受力分析，小球受重力和杆对小球的作用力，合力提供向心力，由题意知，小球所受合力在水平方向，合力大小为mω2R，即重力和杆对球的作用力的合力在水平方向，大小为mω2R，根据力的合成得F＝mg2＋ω4R2。强基固本考点突破题组三离心现象5.世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5.067公里，共有23个弯道，如图5所示，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是()A．是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的B．是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的图5强基固本考点突破C．是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的D．由公式F＝mω2r可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道答案C解析赛车在水平面上转弯时，它需要的向心力是由赛车与地面间的摩擦力提供的。由F＝mv2r知，当v较大时，赛车需要的向心力也较大，当摩擦力不足以提供其所需的向心力时，赛车将冲出跑道。强基固本考点突破6．如图6所示，某电视台推出了一款娱乐闯关节目，选手最容易失败落水的地方是第四关“疯狂转盘”和第五关“高空滑索”。根据所学物理知识，下列选项中表述正确的是()A．选手进入转盘后，在转盘中间比较安全B．选手进入转盘后，在转盘边缘比较安全C．质量越大的选手，越不容易落水D．选手从最后一个转盘的边缘起跳去抓滑索时，起跳方向应正对悬索图6强基固本考点突破解析根据向心力Fn＝4mπ2n2r，在转盘转速不变的情况下，半径越大，需要的向心力越大，而质量一定的选手最大静摩擦力是确定的，所以在转盘中间比较安全，A正确、B错误；选手质量越大，最大静摩擦力越大，需要的向心力也大，是否容易落水，和选手质量无关，C错误；选手从转盘的边缘起跳时，有一个与转盘边缘线速度一样的分速度，所以选手起跳方向不应正对悬索，D错误。答案A强基固本考点突破考点一圆周运动中的运动学分析1．对公式v＝ωr的理解当r一定时，v与ω成正比；当ω一定时，v与r成正比；当v一定时，ω与r成反比。在v一定时，a与r成反比；在ω一定时，a与r成正比。2．对a＝v2r＝ω2r＝ωv的理解强基固本考点突破图7A．A点与C点的角速度大小相等B．A点与C点的线速度大小相等【例1】(多选)如图7所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC，已知RB＝RC＝RA2，若在传动过程中，皮带不打滑。则()强基固本考点突破C．B点与C点的角速度大小之比为2∶1D．B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4解析处理传动装置类问题时，对于同一根皮带连接的传动轮边缘的点，线速度相等；同轴转动的点，角速度相等。对于本题，显然vA＝vC，ωA＝ωB，选项B正确；根据vA＝vC及关系式v＝ωR，可得ωARA＝ωCRC，又RC＝RA2，所以ωA＝ωC2，选项A错误；根据ωA＝ωB，ωA＝ωC2，可得强基固本考点突破答案BDωB＝ωC2，即B点与C点的角速度大小之比为1∶2，选项C错误；根据ωB＝ωC2及关系式a＝ω2R，可得aB＝aC4，即B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4，选项D正确。强基固本考点突破常见的三种传动方式及特点1．皮带传动：如图8甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB。图82．摩擦传动：如图9所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB。图9强基固本考点突破3．同轴传动：如图10甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比。图10强基固本考点突破【变式训练】1．(多选)如图11所示为一链条传动装置的示意图。已知主动轮是逆时针转动的，转速为n，主动轮和从动轮的齿数比为k，以下说法中正确的是()A．从动轮是顺时针转动的B．主动轮和从动轮边缘的线速度大小相等C．从动轮的转速为nk图11D．从动轮的转速为nk强基固本考点突破解析主动轮是逆时针转动的，从动轮也是逆时针转动的，故A错；主动轮和从动轮边缘的线速度大小相等，故B对；由v＝2πRn知主动轮与从动轮的转速比等于两轮的周长的反比，即转速比等于齿数的反比，设从动轮的转速为n′，有n∶n′＝1∶k，可得n′＝nk，C对、D错。答案BC强基固本考点突破考点二圆周运动中的动力学分析1．向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。2．向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置。(2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力。强基固本考点突破【例2】(2013·江苏卷，2)如图12所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上。不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是()A．A的速度比B的大B．A与B的向心加速度大小相等C．悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等D．悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小图12强基固本考点突破答案D解析A、B绕竖直轴匀速转动的角速度相等，即ωA＝ωB，但rArB，根据v＝ωr得，A的速度比B的小，选项A错误；根据a＝ω2r得，A的向心加速度比B的小，选项B错误；A、B做圆周运动时的受力情况如图所示，根据F向＝mω2r及tanθ＝F向mg＝ω2rg知，悬挂A的缆绳与竖直方向的夹角小，选项C错误；由图知mgT＝cosθ，即T＝mgcosθ，所以悬挂A的缆绳受到的拉力小，选项D正确。强基固本考点突破1．求解圆周运动的动力学问题做好“三分析”一是几何关系的分析，目的是确定圆周运动的圆心、半径等；二是运动分析，目的是表示出物体做圆周运动所需要的向心力公式(用运动学量来表示)；三是受力分析，目的是利用力的合成与分解的知识，表示出物体做圆周运动时外界所提供的向心力。2．圆周运动问题的解题步骤强基固本考点突破【变式训练】2.如图13所示，是某课外研究小组设计的可以用来测量转盘转速的装置。该装置上方是一与转盘固定在一起有横向均匀刻度的标尺，带孔的小球穿在光滑细杆上与一轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在转动轴上，小球可沿杆自由滑动并随转盘在水平面内转动。当转盘不转动时，指针指在O处，当转盘转动的角速度为ω1时，指针指在A处，当转盘转动的角速度为ω2时，指针指在B处，设弹簧均没有超过弹性限度。则ω1与ω2的比值为()图13强基固本考点突破答案B解析小球随转盘转动时由弹簧的弹力提供向心力。设标尺的最小分度的长度为x，弹簧的劲度系数为k，则有kx＝m·4x·ω21，k·3x＝m·6x·ω22，故有ω1∶ω2＝1∶2，B正确。A.12B.