2016届高考物理一轮复习同步课件：4-3 圆周运动资料

考点一圆周运动中的运动学分析考点二匀速圆周运动中的动力学分析考点三圆周运动中的临界问题考点第四章曲线运动万有引力与航天高三物理一轮复习第3节圆周运动1．(匀速圆周运动的条件和性质)(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，方向时刻改变基础自测2.(匀速圆周运动的向心力分析)如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是()A．受重力和台面的支持力B．受重力、台面的支持力和向心力C．受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力D．受重力、台面的支持力和静摩擦力基础自测3．(描述匀速圆周运动的物理量的理解)(多选)一质点做匀速圆周运动，其线速度大小为4m/s，转动周期为2s，则()A．角速度为0.5rad/sB．转速为0.5r/s基础自测C．轨迹半径为4πmD．加速度大小为4πm/s24.(离心现象的理解)(2015·兰州模拟)如图所示，洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中错误的是()A．脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的B．水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C．加快脱水桶转动角速度，脱水效果会更好D．靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好基础自测一、描述圆周运动的物理量1．线速度：描述物体圆周运动快慢．2．角速度：描述物体转动快慢．3．周期和频率：描述物体_________．教材梳理v＝ΔsΔt＝_______．ω＝ΔθΔt＝______．T＝2πrv，T＝1f.4．向心加速度：描述____________变化快慢的物理量．3．方向：总是沿半径方向指向_____，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．教材梳理an＝____＝______＝ωv＝______.二、向心力1．作用效果：产生向心加速度，只改变速度的_____，不改变速度的_____．2．大小：F＝_____＝______＝_____＝_____＝_________三、圆周运动、向心运动和离心运动1．匀速圆周运动与非匀速圆周运动两种运动具体比较见下表.教材梳理项目匀速圆周运动非匀速圆周运动定义线速度的大小_____的圆周运动线速度的大小_________的圆周运动运动特点F向、a向、v均大小不变，方向变化，ω不变F向、a向、v大小和方向均发生变化，ω发生变化向心力F向＝F合由F合沿半径方向的分力提供2.离心运动(1)本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着______________飞出去的倾向．(2)受力特点(如图所示)①当F＝______时，物体做匀速圆周运动；②当F＝0时，物体沿_________飞出；③当F______时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力．④当Fmrω2时，物体逐渐向_____靠近，做_____运动．教材梳理圆周运动各物理量间的关系考点一圆周运动中的运动学分析考点阐释1.(2015·广州调研)(多选)如右图所示，当正方形薄板绕着过其中心O并与板垂直的转动轴转动时，板上A、B两点()A．角速度之比ωA∶ωB＝1∶1题组设计B．角速度之比ωA∶ωB＝1∶2C．线速度之比vA∶vB＝2∶1D．线速度之比vA∶vB＝1∶2考点一圆周运动中的运动学分析2．(2015·荆州模拟)如图所示，A、B是两个摩擦传动轮，两轮半径大小关系为RA＝2RB，则两轮边缘上的()A．角速度之比ωA∶ωB＝2∶1B．周期之比TA∶TB＝1∶2C．转速之比nA∶nB＝1∶2D．向心加速度大小之比aA∶aB＝2∶1题组设计考点一圆周运动中的运动学分析3.(多选)如图所示为皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径是2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中皮带不打滑，则()A．a点和b点的线速度大小相等B．a点和b点的角速度大小相等C．a点和c点的线速度大小相等D．a点和d点的向心加速度大小相等题组设计考点一圆周运动中的运动学分析常见的三种传动方式及特点(1)皮带传动：如下图甲、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.(2)摩擦传动：如下图甲所示，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.规律总结考点一圆周运动中的运动学分析(3)同轴传动：如上图乙所示，两轮固定在一起绕同一转轴转动，两轮转动的角速度大小相等，即ωA＝ωB.规律总结考点一圆周运动中的运动学分析练习1、如图所示，轮O1、O3固定在同一转轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑．在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径之比r1∶r2∶r3＝2∶1∶1，求：(1)A、B、C三点的线速度大小之比vA∶vB∶vC；(2)A、B、C三点的角速度之比ωA∶ωB∶ωC；(3)A、B、C三点的向心加速度大小之比aA∶aB∶aC.2．如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RB∶RC＝3∶2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕其中心的竖直轴转动时，由于摩擦的作用，B轮也随之无滑动地转动起来．a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的()A．线速度大小之比为3∶2∶2B．角速度之比为3∶3∶2C．转速之比为2∶3∶2D．向心加速度大小之比为9∶6∶4[例]某游乐场有一种叫“空中飞椅”的游乐设施，若将人和坐椅看作一个质点，则可简化为如图所示的物理模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO′转动．设绳长l＝10m，质点的质量m＝60kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离d＝4m．转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角θ＝370.(不计空气阻力及绳重，绳不可伸长，sin370＝0.6，cos370＝0.8，g＝10m/s2)求质点与转盘一起做匀速圆周运动时转盘的角速度及绳的拉力．考点二匀速圆周运动中的动力学分析动力学解题步骤一般为(1)确定研究对象，受力分析(不要把向心力作为某一性质的力进行分析)．(2)确定轨道平面和圆心位置，从而确定向心力的方向．(3)选定向心力方向为正方向建立直角坐标系．(4)沿向心力方向，由牛顿第二定律列方程．(5)求解并说明结果的物理意义．规律总结考点二匀速圆周运动中的动力学分析3．解决动力学问题要注意三个方面的分析(1)几何关系的分析，目的是确定圆周运动的圆心、半径等．(2)运动分析，目的是表示出物体做圆周运动所需要的向心力．(3)受力分析，目的是利用力的合成与分解知识，表示出物体做圆周运动时，外界所提供的向心力．考点阐释考点二匀速圆周运动中的动力学分析特别说明：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)先确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置．(2)再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．考点二匀速圆周运动中的动力学分析考点阐释1.(多选)“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来．如右图所示，已知桶壁的倾角为θ，车和人的总质量为m，做圆周运动的半径为r，若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力，下列说法正确的是()题组设计A．人和车的速度为grtanθB．人和车的速度为grsinθC．桶面对车的弹力为mgcosθD．桶面对车的弹力为mgsinθ考点二匀速圆周运动中的动力学分析2.如图所示，在光滑的水平面上有两个质量相同的A球和B球，A、B之间以及B球与固定点O之间分别用两段轻绳相连，二者以相同的角速度绕着O点做匀速圆周运动，如果OB＝2AB，则绳OB与绳BA的张力大小之比为()A．2∶1B．2∶3C．5∶3D．5∶2题组设计考点二匀速圆周运动中的动力学分析3．(2013·新课标Ⅱ·21)公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处()A．路面外侧高内侧低B．车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动C．车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动D．当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小4．如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔的水平桌面上．小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)．现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，两次金属块Q都保持在桌面上静止．则后一种情况与原来相比较，下列说法中正确的是()A．Q受到桌面的支持力变大B．Q受到桌面的静摩擦力变大C．小球P运动的角速度变大D．小球P运动的周期变大5．(2013·江苏单科·2)如图所示，“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的小考点三圆周运动的临界问题例、如图所示,用一根长为l＝1m的细线,一端系一质量为m＝1kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为FT.(g取10m/s2,结果可用根式表示)求：(1)若要小球刚好离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？(2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？临界问题广泛地存在于中学物理中，解答临界问题的关键是准确判断临界状态，再选择相应的规律灵活求解，其解题步骤为：1．判断临界状态：有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点；若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就是临界状态；若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点也往往是临界状态．考点三圆周运动中的临界问题考点阐释3．选择物理规律：当确定了物体运动的临界状态和临界条件后，对于不同的运动过程或现象，要分别选择相对应的物理规律，然后再列方程求解．考点阐释考点三圆周运动中的临界问题2．确定临界条件：判断题述的过程存在临界状态之后，要通过分析弄清临界状态出现的条件，并以数学形式表达出来．题组设计题组一倾斜圆盘转动问题1.(2014·高考安徽卷)如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止．物体与盘面间的动摩擦因数为32(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30°，g取10m/s2.则ω的最大值是()A.5rad/sB.3rad/sC．1.0rad/sD．0.5rad/s考点三圆周运动中的临界问题题组二水平转盘转动问题2.(2014·高考新课标全国Ⅰ卷)(多选)如图所示，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度．下列说法正确的是()题组设计考点三圆周运动中的临界问题A．b一定比a先开始滑动B．a、b所受的摩擦力始终相等C．ω＝kg2l是b开始滑动的临界角速度D．当ω＝2kg3l时，a所受摩擦力的大小为kmg题