2013高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案(9)圓周運(yùn)動(dòng).doc

商河弘德中學(xué)高三物理組內(nèi)部資料2013高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案（9）圓周運(yùn)動(dòng)2013高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案（9）圓周運(yùn)動(dòng)編輯：孟祥濤【考情分析】 考試大綱 大綱解讀勻速圓周運(yùn)動(dòng) 角速度 線速度 向心加速度 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 在高考中勻速圓周運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)物理量的考查題型豐富，有選擇題、計(jì)算題等，難度一般在中中等偏上層次，豎直面上的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題可以綜合其他力學(xué)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等知識(shí)點(diǎn)，未來(lái)高考以此來(lái)命題的頻率會(huì)更高，尤其是理論聯(lián)系實(shí)際的情景題，再現(xiàn)率將會(huì)更高【考點(diǎn)知識(shí)梳理】一、描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量基礎(chǔ)導(dǎo)引甲、乙兩物體都在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下各種情況下哪個(gè)物體的向心加速度比較大？A它們的線速度相等，乙的半徑小B它們的周期相等，甲的半徑大C它們的角速度相等，乙的線速度小D它們的線速度相等，在相同時(shí)間內(nèi)甲與圓心的連線掃過(guò)的角度比乙的大知識(shí)梳理描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有線速度、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.物理量物理意義定義和公式方向和單位線速度描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的_物體沿圓周通過(guò)的弧長(zhǎng)與所用時(shí)間的比值，v_方向：沿圓弧切線方向單位：m/s角速度描述物體與圓心連線掃過(guò)角度的_運(yùn)動(dòng)物體與圓心連線掃過(guò)的角的弧度數(shù)與所用時(shí)間的比值，_單位：rad/s周期和轉(zhuǎn)速描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的_周期T：物體沿圓周運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間轉(zhuǎn)速n：物體單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)周期單位：s轉(zhuǎn)速單位：r/s或r/min向心加速度描述線速度方向變化的_an_方向：總是沿半徑指向圓心，與線速度方向垂直單位：m/s2相互關(guān)系vrr2rfanr2v42f2r：線速度和角速度的物理意義有什么不同？二、向心力基礎(chǔ)導(dǎo)引分析圖1中物體A、B、C的受力情況，說(shuō)明這些物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力的來(lái)源，并寫出動(dòng)力學(xué)方程圖1知識(shí)梳理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_2大?。篎m_mmv42mf2r3方向：總是沿半徑方向指向_，時(shí)刻在改變，即向心力是一個(gè)變力4來(lái)源：向心力可以由一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的_提供，還可以由一個(gè)力的_提供 ：向心力是按效果還是按性質(zhì)命名的力？可以在受力分析時(shí)加一個(gè)向心力嗎？三、圓周運(yùn)動(dòng)、向心運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)導(dǎo)引1關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的下列說(shuō)法正確的是 ()A勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)B勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻變速運(yùn)動(dòng)C勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)D物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)其向心力不改變線速度的大小2物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果向心力突然消失，則下列說(shuō)法正確的是 ()A物體將繼續(xù)在原來(lái)的圓周上運(yùn)動(dòng)B物體將沿著圓周的切線方向飛出去C物體將沿著切線和圓周之間的某一條曲線向遠(yuǎn)離圓心的方向運(yùn)動(dòng)D以上說(shuō)法均不對(duì)3如圖2所示，游樂(lè)場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)飛椅非常刺激有趣隨著旋轉(zhuǎn)速度越來(lái)越快，飛椅會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓柱你能講出其中的道理嗎？知識(shí)梳理1勻速圓周運(yùn)動(dòng)與非勻速圓周運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)具體比較見下表.項(xiàng)目勻速圓周運(yùn)動(dòng)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)定義線速度的大小_的圓周運(yùn)動(dòng)線速度的大小_的圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)F向、a向、v均大小不變，方向變化，不變F向、a向、v大小和方向均發(fā)生變化，發(fā)生變化向心力F向F合由F合沿半徑方向的分力提供2離心運(yùn)動(dòng)(1)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(2)受力特點(diǎn)(如圖3所示)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時(shí)，物體逐漸向_靠近，做_運(yùn)動(dòng)：1.物體做離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿诫x心力的緣故嗎？2物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)是沿半徑方向遠(yuǎn)離圓心嗎？【典型例題】考點(diǎn)一圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題分析例1 如圖4所示裝置中，A、B、C三個(gè)輪的半徑分別為r、2r、4r，b點(diǎn)到圓心的距離為r，求圖中a、b、c、d各點(diǎn)的線速度之比、角速度之比、加速度之比圖4考點(diǎn)二生活中的圓周運(yùn)動(dòng)例2鐵路彎道的轉(zhuǎn)彎半徑為R，內(nèi)、外軌的高度差為h，兩軌的寬度為L(zhǎng).若要使質(zhì)量為M的火車安全通過(guò)此彎道，火車的限制速度v0為多大？例3假設(shè)一輛質(zhì)量m2.0 t的小轎車，駛過(guò)半徑R90 m的一段圓弧形橋面，重力加速度g10 m/s2.求：(1)若橋面為凹形，汽車以20 m/s的速度通過(guò)橋面最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大？(2)若橋面為凸形，汽車以10 m/s的速度通過(guò)橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大？(3)汽車以多大速度通過(guò)凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面剛好沒有壓力？考點(diǎn)三豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題分析圖3例4如圖3所示，斜軌道與半徑為R的半圓軌道平滑連接，點(diǎn)A與半圓軌道最高點(diǎn)C等高，B為軌道的最低點(diǎn)現(xiàn)讓小滑塊(可 視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)開始以速度v0沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，不計(jì)一切摩擦，關(guān)于滑塊運(yùn)動(dòng)情況的分析，正確的是 ()A若v00，小滑塊恰能通過(guò)C點(diǎn)，且離開C點(diǎn)后做自由落體運(yùn)動(dòng)B若v00，小滑塊恰能通過(guò)C點(diǎn)，且離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)C若v0，小滑塊恰能到達(dá)C點(diǎn)，且離開C點(diǎn)后做自由落體運(yùn)動(dòng)D若v0，小滑塊恰能到達(dá)C點(diǎn)，且離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)例5如圖4所示，輕桿的一端有一個(gè)小球，另一端有光滑的固定軸O. 現(xiàn)給球一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，用F表示球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的作用力，則F ()圖4A一定是拉力B一定是推力C一定等于零D可能是拉力，可能是推力，也可能等于零【課堂練習(xí)】1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，10 s內(nèi)沿半徑為20 m的圓周運(yùn)動(dòng)100 m，則物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小為_ m/s，角速度大小為_ rad/s，周期為_ s，轉(zhuǎn)速為_ r/s。2甲、乙兩個(gè)物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其質(zhì)量之比為12，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為12，在相同的時(shí)間里甲轉(zhuǎn)過(guò)60，乙轉(zhuǎn)過(guò)45，則它們的向心力之比為 ()A14B23C49 D9163下列關(guān)于向心力的說(shuō)法中，正確的是 ()A物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了一個(gè)向心力B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其向心力為其所受的合外力C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其向心力不變D向心加速度決定向心力的大小4如圖431所示，線段OA2AB，A、B兩球質(zhì)量相等。當(dāng)它們繞O點(diǎn)在光滑的水平桌面上以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線段OA與AB的拉力之比為多少？ 5下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是 ()A當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)產(chǎn)生離心現(xiàn)象B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失后，物體將做背離圓心的圓周運(yùn)動(dòng)C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失后，物體將沿切線做直線運(yùn)動(dòng)D做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失后，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)6.(2012重慶模擬)如圖439所示，半徑為R、內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B以不同的速度進(jìn)入管內(nèi)。A通過(guò)最高點(diǎn)C時(shí)，對(duì)管壁上部壓力為3mg，B通過(guò)最高點(diǎn)C時(shí)，對(duì)管壁下部壓力為0.75mg，求A、B兩球落地點(diǎn)間的距離。2013高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案（9）圓周運(yùn)動(dòng)答案編輯：孟祥濤基礎(chǔ)再現(xiàn)一、基礎(chǔ)導(dǎo)引A甲、乙線速度相等時(shí)，利用an，半徑小的向心加速度大，所以乙的向心加速度大B甲、乙周期相等時(shí)，利用anr，半徑大的向心加速度大，所以甲的向心加速度大C甲、乙角速度相等時(shí)，利用anv，線速度大的向心加速度大，所以乙的向心加速度小D甲、乙線速度相等時(shí)，利用anv，角速度大的向心加速度大由于在相等時(shí)間內(nèi)甲與圓心的連線掃過(guò)的角度比乙大，所以甲的角速度大，甲的向心加速度大知識(shí)梳理快慢快慢快慢快慢思考：線速度是描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，而角速度是描述物體做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量二者僅一字之差，運(yùn)動(dòng)快慢與轉(zhuǎn)動(dòng)快慢不一樣運(yùn)動(dòng)快慢是指物體做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)弧長(zhǎng)的快慢，轉(zhuǎn)動(dòng)快慢是指物體與圓心連線掃過(guò)角度的快慢二、基礎(chǔ)導(dǎo)引(1)，F(xiàn)f為向心力，F(xiàn)fm2l(2)，F(xiàn)N為向心力，F(xiàn)Nm(3)，F(xiàn)T與G的合力或FT在水平方向的分力提供向心力Gtan m()2lsin 知識(shí)梳理1.方向大小2.m2r3.圓心4.合力分力思考：向心力是效果力，受力分析時(shí)，不可在物體的相互作用力以外再添加一個(gè)向心力三、基礎(chǔ)導(dǎo)引1.CD2.B3. 每個(gè)飛椅受力如圖所示，向心力為Fmgtan ，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度越來(lái)越大時(shí)，所 需向心力Fmv2/r越來(lái)越大，所以角越來(lái)越大，即飛椅會(huì)遠(yuǎn)離圓柱知識(shí)梳理1.不變不斷變化2.(1)圓周切線方向(2)mr2切線方向mr2圓心向心思考：1.物體做離心運(yùn)動(dòng)不是物體受到所謂離心力作用，而是物體慣性的表現(xiàn)2物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，并非沿半徑方向飛出，而是運(yùn)動(dòng)半徑越來(lái)越大，沿切線方向飛出例1見解析解析vavc，而vbvcvd124，所以vavbvcvd2124；ab21，而bcd，所以abcd2111；再利用av，可得aaabacad4124.例2例3(1)2.89104 N(2)1.78104 N(3)30 m/s例4D例5D當(dāng)堂練習(xí)：1解析：依據(jù)線速度的定義式vt(s)可得vt(s)10(100) m/s10 m/s。依據(jù)vr可得r(v)20(10) rad/s0.5 rad/s。由T(2)可知2答案：C3解析：物體做圓周運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅Φ姆较蚺c速度方向垂直的原因，A、D錯(cuò)。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力始終指向圓心，方向不斷改變，C錯(cuò)。向心力是效果力，是合外力，B對(duì)。答案：B