高考物理浙江專用大一輪專題復(fù)習(xí)精講講義：第4章曲線運(yùn)動3圓周運(yùn)動基本規(guī)律與應(yīng)用

1、高考物理浙江專用大一輪專題復(fù)習(xí)精講講義：第4章曲線運(yùn)動3圓周運(yùn)動基本規(guī)律與應(yīng)用 知知 識識 梳梳 理理知識點(diǎn)一、勻速圓周運(yùn)動、角速度、線速度、向心加速度知識點(diǎn)一、勻速圓周運(yùn)動、角速度、線速度、向心加速度1勻速圓周運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動(1)定定義：做圓周運(yùn)動的物體，若在相等的時間內(nèi)通過的義：做圓周運(yùn)動的物體，若在相等的時間內(nèi)通過的圓弧長圓弧長 ，就是勻速圓周運(yùn)動。，就是勻速圓周運(yùn)動。(2)特點(diǎn)：加速度大小特點(diǎn)：加速度大小 ，方向始終指向，方向始終指向 ，是變，是變加速運(yùn)動。加速運(yùn)動。(3)條件：合外力大小條件：合外力大小 、方向始終與、方向始終與 方向垂方向垂直且指向圓心。直且指向圓心。不變不變圓心

2、圓心不變不變速度速度2描述圓周運(yùn)動的物理量描述圓周運(yùn)動的物理量描描述圓周運(yùn)動的物理量主要有線速度、角速度、周期、述圓周運(yùn)動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：頻率、轉(zhuǎn)速、向心加速度、向心力等，現(xiàn)比較如下表：快慢快慢轉(zhuǎn)動快慢轉(zhuǎn)動快慢一周一周圈數(shù)圈數(shù)方向方向快慢快慢r2方向方向大小大小m2r圓心圓心合力合力分力分力知識點(diǎn)三、離心現(xiàn)象知識點(diǎn)三、離心現(xiàn)象1定義：定義：做做 的的物體，在所受合外力突然消失或不物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動足以提供圓周運(yùn)動 的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動。離圓心的運(yùn)動。2本質(zhì)：本質(zhì)：做做

3、圓周運(yùn)動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周運(yùn)動的物體，由于本身的慣性，總有沿著 飛出去的趨勢。飛出去的趨勢。圓周運(yùn)動圓周運(yùn)動所需向心力所需向心力圓周切線方向圓周切線方向3受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)當(dāng)當(dāng)F 時，物體做勻速圓周運(yùn)動；時，物體做勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)當(dāng)F0時，物體沿時，物體沿 飛出；飛出；當(dāng)當(dāng)F 時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心，時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心，F(xiàn)為實際提供為實際提供的向心力，如圖的向心力，如圖1所示。所示。 mr2切線方向切線方向mr2圖圖1思維深化思維深化判斷正誤，正確的畫判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫，錯誤的畫“”。(1)做圓周運(yùn)動的物體，一定受到向心力的作用，所以分析做做圓周運(yùn)動的物體，一定受

4、到向心力的作用，所以分析做圓周運(yùn)動物體的受力，除了分析其受到的其他力，還必須指圓周運(yùn)動物體的受力，除了分析其受到的其他力，還必須指出它受到向心力的作用。出它受到向心力的作用。()(2)一物體以一物體以4 m/s的線速度做勻速圓周運(yùn)動，周期為的線速度做勻速圓周運(yùn)動，周期為2 s，則，則速度變化率的大小為速度變化率的大小為4 m/s2。()(3)在絕對光滑的水平路面上汽車可以轉(zhuǎn)彎。在絕對光滑的水平路面上汽車可以轉(zhuǎn)彎。()(4)火車轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的數(shù)值時，內(nèi)軌受到的壓力會增大。火車轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的數(shù)值時，內(nèi)軌受到的壓力會增大。()(5)飛機(jī)在空中沿半徑為飛機(jī)在空中沿半徑為R的水平圓周盤旋時，飛機(jī)

5、機(jī)翼一定的水平圓周盤旋時，飛機(jī)機(jī)翼一定處于傾斜狀態(tài)。處于傾斜狀態(tài)。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5) 題題 組組 自自 測測題組一題組一勻速圓周運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)分析勻速圓周運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)分析1(多選多選)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動時，下列說法正確的是點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動時，下列說法正確的是()A速度的大小和方向都改變速度的大小和方向都改變B勻速圓周運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動C當(dāng)物體所受合力全部用來提供向心力時，物體做勻速當(dāng)物體所受合力全部用來提供向心力時，物體做勻速圓周運(yùn)動圓周運(yùn)動D向心加速度大小不變，方向時刻改變向心加速度大小不變，方向時刻改變解析解析勻速圓周運(yùn)動的速度的大小不

6、變，方向時刻變化，勻速圓周運(yùn)動的速度的大小不變，方向時刻變化，A錯；它的加速度大小不變，但方向時刻改變，不是勻變速曲錯；它的加速度大小不變，但方向時刻改變，不是勻變速曲線運(yùn)動，線運(yùn)動，B錯，錯，D對；由勻速圓周運(yùn)動的條件可知，對；由勻速圓周運(yùn)動的條件可知，C對。對。答案答案CD2. (多選多選)(2014廣東韶關(guān)一模廣東韶關(guān)一模)如如圖圖2所示，由于所示，由于地球的自轉(zhuǎn)，地球表面上地球的自轉(zhuǎn)，地球表面上P、O兩物體均繞地兩物體均繞地球自轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動，對于球自轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動，對于P、O兩物體兩物體的運(yùn)動，下列說法正確的是的運(yùn)動，下列說法正確的是 ()AP、O兩點(diǎn)的角速度大小相等兩點(diǎn)的角

7、速度大小相等BP、O兩點(diǎn)的線速度大小相等兩點(diǎn)的線速度大小相等C同一物體在同一物體在O點(diǎn)的向心加速度比在點(diǎn)的向心加速度比在P點(diǎn)的向心加速度大點(diǎn)的向心加速度大D放在放在P、O兩處的物體均只受重力和支持力兩個力作用兩處的物體均只受重力和支持力兩個力作用圖圖2解析解析同軸轉(zhuǎn)動的不同點(diǎn)角速度相等，同軸轉(zhuǎn)動的不同點(diǎn)角速度相等，A正確；正確；P、O兩點(diǎn)做兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動的半徑不同，根據(jù)圓周運(yùn)動的半徑不同，根據(jù)vr可知，兩點(diǎn)的線速度大小可知，兩點(diǎn)的線速度大小不同，不同，B錯誤；根據(jù)錯誤；根據(jù)a2r可知，同一物體在可知，同一物體在O點(diǎn)的向心加點(diǎn)的向心加速度比在速度比在P點(diǎn)的向心加速度大，點(diǎn)的向心加速度大，C正確；

8、放在正確；放在P、O兩處的物兩處的物體均只受萬有引力和支持力兩個力的作用，體均只受萬有引力和支持力兩個力的作用，D錯誤。錯誤。答案答案AC題組二題組二圓周運(yùn)動的動力學(xué)分析圓周運(yùn)動的動力學(xué)分析3.如如圖圖3所示，洗衣機(jī)脫水筒在轉(zhuǎn)動時，衣服貼靠在所示，洗衣機(jī)脫水筒在轉(zhuǎn)動時，衣服貼靠在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上而不掉下來，則衣服勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上而不掉下來，則衣服 ()A受到重力、彈力、靜摩擦力和離心力四個力的受到重力、彈力、靜摩擦力和離心力四個力的作用作用B所需的向心力由重力提供所需的向心力由重力提供C所需的向心力由彈力提供所需的向心力由彈力提供D轉(zhuǎn)速越快，彈力越大，摩擦力也越大轉(zhuǎn)速越快，彈力越大，摩

9、擦力也越大圖圖3解析解析衣服只受重力、彈力和靜摩擦力三個力作用，衣服只受重力、彈力和靜摩擦力三個力作用，A錯；錯；衣服做圓周運(yùn)動的向心力為它所受到的合力，由于重力與靜衣服做圓周運(yùn)動的向心力為它所受到的合力，由于重力與靜摩擦力平衡，故彈力提供向心力，即摩擦力平衡，故彈力提供向心力，即FNmr2，轉(zhuǎn)速越大，轉(zhuǎn)速越大，F(xiàn)N越大，越大，C對，對，B、D錯。錯。答案答案C圖圖4答案答案B題組三題組三離心現(xiàn)象離心現(xiàn)象5.世世界一級方程式錦標(biāo)賽新加坡大獎賽賽界一級方程式錦標(biāo)賽新加坡大獎賽賽道單圈長道單圈長5.067 公里，共有公里，共有23個彎道，個彎道，如圖如圖5所示，賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時，所示，賽車在

10、水平路面上轉(zhuǎn)彎時，常常在彎道上沖出跑道，則以下說法正常常在彎道上沖出跑道，則以下說法正確的是確的是()A是由于賽車行駛到彎道時，運(yùn)動員未能及時轉(zhuǎn)動方向盤是由于賽車行駛到彎道時，運(yùn)動員未能及時轉(zhuǎn)動方向盤才造成賽車沖出跑道的才造成賽車沖出跑道的B是由于賽車行駛到彎道時，運(yùn)動員沒有及時加速才造成是由于賽車行駛到彎道時，運(yùn)動員沒有及時加速才造成賽車沖出跑道的賽車沖出跑道的圖圖5C是由于賽車行駛到彎道時，運(yùn)動員沒有及時減速才造成是由于賽車行駛到彎道時，運(yùn)動員沒有及時減速才造成賽車沖出跑道的賽車沖出跑道的D由公式由公式Fm2r可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道6如圖如圖6

11、所示，某電視臺推出了一款娛樂所示，某電視臺推出了一款娛樂闖關(guān)節(jié)目，選手最容易失敗落水的地闖關(guān)節(jié)目，選手最容易失敗落水的地方是第四關(guān)方是第四關(guān)“瘋狂轉(zhuǎn)盤瘋狂轉(zhuǎn)盤”和第五關(guān)和第五關(guān)“高空滑索高空滑索”。根據(jù)所學(xué)物理知識，。根據(jù)所學(xué)物理知識，下列選項中表述正確的是下列選項中表述正確的是()A選手進(jìn)入轉(zhuǎn)盤后，在轉(zhuǎn)盤中間比較安全選手進(jìn)入轉(zhuǎn)盤后，在轉(zhuǎn)盤中間比較安全B選手進(jìn)入轉(zhuǎn)盤后，在轉(zhuǎn)盤邊緣比較安全選手進(jìn)入轉(zhuǎn)盤后，在轉(zhuǎn)盤邊緣比較安全C質(zhì)量越大的選手，越不容易落水質(zhì)量越大的選手，越不容易落水D選手從最后一個轉(zhuǎn)盤的邊緣起跳去抓滑索時，起跳選手從最后一個轉(zhuǎn)盤的邊緣起跳去抓滑索時，起跳方向應(yīng)正對懸索方向應(yīng)正對懸索

12、圖圖6解析解析根據(jù)向心力根據(jù)向心力Fn4m2n2r，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速不變的情況下，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速不變的情況下，半徑越大，需要的向心力越大，而質(zhì)量一定的選手最大靜摩半徑越大，需要的向心力越大，而質(zhì)量一定的選手最大靜摩擦力是確定的，所以在轉(zhuǎn)盤中間比較安全，擦力是確定的，所以在轉(zhuǎn)盤中間比較安全，A正確、正確、B錯誤；錯誤；選手質(zhì)量越大，最大靜摩擦力越大，需要的向心力也大，是選手質(zhì)量越大，最大靜摩擦力越大，需要的向心力也大，是否容易落水，和選手質(zhì)量無關(guān)，否容易落水，和選手質(zhì)量無關(guān)，C錯誤；選手從轉(zhuǎn)盤的邊緣錯誤；選手從轉(zhuǎn)盤的邊緣起跳時，有一個與轉(zhuǎn)盤邊緣線速度一樣的分速度，所以選手起跳時，有一個與轉(zhuǎn)盤邊緣線速度一樣

13、的分速度，所以選手起跳方向不應(yīng)正對懸索，起跳方向不應(yīng)正對懸索，D錯誤。錯誤。答案答案A圖圖7答案答案BD常見的三種傳動方式及特點(diǎn)常見的三種傳動方式及特點(diǎn)1皮帶傳動：如圖皮帶傳動：如圖8甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無相對滑甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無相對滑動時，兩輪邊緣線速度大小相等，即動時，兩輪邊緣線速度大小相等，即vAvB。圖圖82摩擦傳動：如圖摩擦傳動：如圖9所示，兩輪邊緣接觸，接觸點(diǎn)無打滑現(xiàn)所示，兩輪邊緣接觸，接觸點(diǎn)無打滑現(xiàn)象時，兩輪邊緣線速度大小相等，即象時，兩輪邊緣線速度大小相等，即vAvB。圖圖93同軸傳動：如圖同軸傳動：如圖10甲、乙所示，繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的物體，甲、乙所示，繞同一轉(zhuǎn)

14、軸轉(zhuǎn)動的物體，角速度相同，角速度相同，AB，由，由vr知知v與與r成正比。成正比。圖圖10圖圖11解析解析主動輪是逆時針轉(zhuǎn)動的，從動輪也是逆時針轉(zhuǎn)動的，主動輪是逆時針轉(zhuǎn)動的，從動輪也是逆時針轉(zhuǎn)動的，故故A錯；主動輪和從動輪邊緣的線速度大小相等，故錯；主動輪和從動輪邊緣的線速度大小相等，故B對；對；由由v2Rn知主動輪與從動輪的轉(zhuǎn)速比等于兩輪的周長的反知主動輪與從動輪的轉(zhuǎn)速比等于兩輪的周長的反比，即轉(zhuǎn)速比等于齒數(shù)的反比，設(shè)從動輪的轉(zhuǎn)速為比，即轉(zhuǎn)速比等于齒數(shù)的反比，設(shè)從動輪的轉(zhuǎn)速為n，有，有nn1k，可得，可得nnk，C對、對、D錯。錯。答案答案BC考點(diǎn)二考點(diǎn)二圓周運(yùn)動中的動力學(xué)分析圓周運(yùn)動中的動

15、力學(xué)分析1向心力的來源向心力的來源向向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是幾個力的合力或某個力的分摩擦力等各種力，也可以是幾個力的合力或某個力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一個向心力。力，因此在受力分析中要避免再另外添加一個向心力。2向心力的確定向心力的確定(1)確確定圓周運(yùn)動的軌道所在的平面，確定圓心的位置。定圓周運(yùn)動的軌道所在的平面，確定圓心的位置。(2)分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力就是向心力。圓心的合力就是向心力?！纠纠?】

16、 (2013江蘇卷，江蘇卷，2)如如圖圖12所示，所示，“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅中的兩個座椅A、B質(zhì)量質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影響，轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是的是()AA的速度比的速度比B的大的大 BA與與B的向心加速度大小相等的向心加速度大小相等C懸掛懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等的纜繩與豎直方向的夾角相等D懸掛懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛的纜繩所受的拉力比懸掛B的小的小圖圖12答案答案D1求解圓周運(yùn)動的

17、動力學(xué)問題做好求解圓周運(yùn)動的動力學(xué)問題做好“三分析三分析”一是幾何關(guān)系的分析，目的是確定圓周運(yùn)動的圓心、半一是幾何關(guān)系的分析，目的是確定圓周運(yùn)動的圓心、半徑等；徑等；二是運(yùn)動分析，目的是表示出物體做圓周運(yùn)動所需要的二是運(yùn)動分析，目的是表示出物體做圓周運(yùn)動所需要的向心力公式向心力公式(用運(yùn)動學(xué)量來表示用運(yùn)動學(xué)量來表示)；三是受力分析，目的是利用力的合成與分解的知識，表三是受力分析，目的是利用力的合成與分解的知識，表示出物體做圓周運(yùn)動時外界所提供的向心力。示出物體做圓周運(yùn)動時外界所提供的向心力。2圓周運(yùn)動問題的解題步驟圓周運(yùn)動問題的解題步驟【變式訓(xùn)練】【變式訓(xùn)練】2.如如圖圖13所示，是某課外研究

18、小組設(shè)計的可以用來測量轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速所示，是某課外研究小組設(shè)計的可以用來測量轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的裝置。該裝置上方是一與轉(zhuǎn)盤固定在一起有橫向均勻刻度的的裝置。該裝置上方是一與轉(zhuǎn)盤固定在一起有橫向均勻刻度的標(biāo)尺，帶孔的小球穿在光滑細(xì)桿上與一輕彈簧相連，彈簧的另標(biāo)尺，帶孔的小球穿在光滑細(xì)桿上與一輕彈簧相連，彈簧的另一端固定在轉(zhuǎn)動軸上，小球可沿桿自由滑動并隨轉(zhuǎn)盤在水平面一端固定在轉(zhuǎn)動軸上，小球可沿桿自由滑動并隨轉(zhuǎn)盤在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動時，指針指在內(nèi)轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動時，指針指在O處，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度處，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度為為1時，指針指在時，指針指在A處，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度為處，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度為2時，指

19、針指在時，指針指在B處，設(shè)彈簧均沒有超過彈性限度。則處，設(shè)彈簧均沒有超過彈性限度。則1與與2的比值為的比值為()圖圖13考點(diǎn)三考點(diǎn)三勻速圓周運(yùn)動的實例分析勻速圓周運(yùn)動的實例分析1運(yùn)動實例：運(yùn)動實例：汽汽車、火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓車、火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周飛行等。周飛行等。2問題特點(diǎn)問題特點(diǎn)(1)運(yùn)運(yùn)動軌跡是圓且在水平面內(nèi)；動軌跡是圓且在水平面內(nèi)；(2)向心力的方向沿半徑指向圓心；向心力的方向沿半徑指向圓心；(3)向心力來源：一個力或幾個力的合力或某個力的分力。向心力來源：一個力或幾個力的合力或某個力的分力?！纠纠?】為為確保行車安全，確保行車安全， 在高速公路的不同路段都會豎有限在高速公路的不同路段都會豎有限速指示牌。若有一段直行連接彎道的路段，其彎道半徑速指示牌。若有一段直行連接彎道的路段，其彎道半徑R為為60 m，彎道路面的傾斜角度，彎道路面的傾斜角度為為5，最大靜摩擦力為壓力的，最大靜摩擦力為壓力的0.37倍。假定直行路段的限速為倍。假定直行路段的限速為120 km/h，限速指示牌的，限速指示牌的可見視野為可見視野為100 m，駕駛員的操作反應(yīng)時間為，駕駛員的操作反應(yīng)時間為2 s，