高考物理總復(fù)習(xí)專題4曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與航天第3講圓周運(yùn)動(dòng)市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

第3講圓周運(yùn)動(dòng)【考綱解讀】1.掌握描述圓周運(yùn)動(dòng)物理量以及各物理量之間關(guān)系；2.掌握向心力起源并能應(yīng)用解題；3.了解物體做近心運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)條件．1/62一、描述圓周運(yùn)動(dòng)物理量及其相互關(guān)系考點(diǎn)O講堂梳理自查2/623/624/62二、離心運(yùn)動(dòng)1．定義：做________運(yùn)動(dòng)物體，在協(xié)力___________或者_(dá)_______提供圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力情況下，就做逐步________圓心運(yùn)動(dòng)．2．供需關(guān)系與運(yùn)動(dòng)：如圖所表示，F(xiàn)為實(shí)際提供向心力，則(1)當(dāng)__________時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；(2)當(dāng)__________時(shí)，物體沿切線方向飛出；(3)當(dāng)__________時(shí)，物體逐步遠(yuǎn)離圓心；(4)當(dāng)__________時(shí)，物體逐步靠近圓心.

圓周突然消失不足以遠(yuǎn)離F＝mω2rF＝0F<mω2rF>mω2r

5/626/627/622．[對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)各物理量考查](多項(xiàng)選擇)(屆黑龍江名校檢測(cè))如圖所表示，小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，在O點(diǎn)正下方有一固定釘子C，把小球拉到水平位置后無(wú)初速釋放，當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)到豎直位置與釘子C相碰前后瞬間，以下說(shuō)法正確為()A．小球線速度變大B．小球向心加速度不變C．小球向心加速度突然變大D．繩中張力突然變大8/62【答案】CD9/623．[對(duì)離心現(xiàn)象考查](屆山東青島檢測(cè))在冬奧會(huì)短道速滑項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員繞周長(zhǎng)僅111米短道競(jìng)賽．運(yùn)動(dòng)員比勝過程中在經(jīng)過彎道時(shí)假如不能很好地控制速度，將發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線．圖中圓弧虛線Ob代表彎道，即運(yùn)動(dòng)正常運(yùn)動(dòng)路線，Oa為運(yùn)動(dòng)員在O點(diǎn)時(shí)速度方向(研究時(shí)可將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn))．以下敘述正確是()A．發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到協(xié)力方向背離圓心B．發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到協(xié)力大于所需要向心力C．若在O發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)方向在Oa左側(cè)D．若在O發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)方向在Oa右側(cè)與Ob之間10/62【答案】D【解析】發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員速度過大，所需要向心力過大，運(yùn)動(dòng)員受到協(xié)力小于所需要向心力，而受到協(xié)力方向仍指向圓心，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．若運(yùn)動(dòng)員水平方向不受任何外力時(shí)沿Oa線做離心運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上運(yùn)動(dòng)員要受摩擦力作用，所以滑動(dòng)方向在Oa右側(cè)與Ob之間，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．11/62考點(diǎn)1圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析12/622．傳動(dòng)裝置特點(diǎn)13/6214/62例1

(屆武漢模擬)如圖所表示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不一樣，但固定在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，其半徑之比為RB∶RC＝3∶2，A輪半徑大小與C輪相同，它與B輪緊靠在一起，當(dāng)A輪繞過其中心豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槟Σ磷饔?，B輪也隨之無(wú)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)．a(chǎn)，b，c分別為三輪邊緣三個(gè)點(diǎn)，則a，b，c三點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中()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∶415/62思緒剖析：(1)A，B兩輪是什么類型傳動(dòng)？a，b兩點(diǎn)哪個(gè)量相等？(2)B，C兩輪是什么關(guān)系？b，c兩點(diǎn)什么量相等？【答案】D16/62練1(多項(xiàng)選擇)如圖所表示為一皮帶傳動(dòng)裝置，右輪半徑為r，a是它邊緣上一點(diǎn)，左側(cè)是一輪軸，大輪半徑為4r，小輪半徑為2r，b點(diǎn)在小輪上，到小輪中心距離為r，c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪邊緣上，若在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，皮帶不打滑，則()A．a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)線速度大小相等B．a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)角速度大小相等C．a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)線速度大小相等D．a(chǎn)點(diǎn)與d點(diǎn)向心加速度大小相等17/62【答案】CD18/62求解傳動(dòng)問題方法1．分清傳動(dòng)特點(diǎn)(1)皮帶傳動(dòng)：輪子邊緣線速度大小相等；(2)同軸傳動(dòng)：各點(diǎn)角速度相等；(3)齒輪傳動(dòng)：相接觸兩個(gè)輪子邊緣線速度大小相等．2．確定半徑關(guān)系：依據(jù)裝置中各點(diǎn)位置確定半徑關(guān)系或依據(jù)題意確定半徑關(guān)系．19/6220/621．向心力起源向心力是按力作用效果命名，能夠是重力、彈力、摩擦力等各種力，也能夠是幾個(gè)力協(xié)力或某個(gè)力分力，所以在受力分析中不能再另外添加一個(gè)向心力．2．向心力確實(shí)定(1)確定圓周運(yùn)動(dòng)軌道所在平面，確定圓心位置．(2)分析物體受力情況，找出全部力沿半徑方向指向圓心協(xié)力就是向心力．考點(diǎn)2圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析21/623．處理圓周運(yùn)動(dòng)問題主要步驟(1)分析物體運(yùn)動(dòng)情況，即物體線速度、角速度、周期、軌道平面、圓心、半徑等．(2)分析物體受力情況，畫出受力示意圖，確定向心力起源．(3)據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及向心力公式列方程．22/62例2(年山西呂梁檢測(cè))如圖所表示，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺(tái)開始做平拋運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)測(cè)得轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R＝0.5m，離水平地面高度H＝0.8m，物塊平拋落地過程水平位移大小s＝0.4m．設(shè)物體所受最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)初速度大小v0；(2)物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間動(dòng)摩擦因數(shù)μ.23/62思緒剖析：(1)怎樣求小物塊初速度大小？(2)小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)加速轉(zhuǎn)動(dòng)受幾個(gè)力作用？是什么力充當(dāng)向心力？(3)怎樣求向心力【答案】(1)1m/s(2)0.224/6225/62練2如圖所表示，半徑為R半球形陶罐，固定在能夠繞豎直軸旋轉(zhuǎn)水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O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小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時(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)連線與OO′之間夾角θ為60°.重力加速度大小為g.26/6227/6228/6229/6230/621．確定臨界狀態(tài)慣用方法(1)極限法：把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象顯露，到達(dá)盡快求解目標(biāo)．(2)假設(shè)法：有些物理過程中沒有顯著出現(xiàn)臨界問題線索，但在改變過程中可能出現(xiàn)臨界問題．考點(diǎn)3圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題31/622．圓周運(yùn)動(dòng)中臨界點(diǎn)確實(shí)定(1)有些題目中有“剛好”“恰好”“恰好”等字眼，顯著表明題述過程中存在著臨界點(diǎn)．(2)若題目中有“取值范圍”“函數(shù)關(guān)系”等詞語(yǔ)，表明題述過程中存在著“起止點(diǎn)”，而這些起止點(diǎn)往往就是臨界點(diǎn)．(3)若題目中有“最大”“最小”“至多”“最少”等字眼，表明題述過程中存在著極值，這些極值點(diǎn)往往也是臨界點(diǎn)．32/6233/62思緒剖析：(1)小球恰好離開豎直桿，表明小球與桿之間彈力為多大？小球做圓周運(yùn)動(dòng)向心力起源是什么？圓周運(yùn)動(dòng)半徑為多大？(2)角速度ω較小時(shí)，輕繩b處于什么狀態(tài)？輕繩a處于什么狀態(tài)？若角速度ω較大時(shí)，輕繩b處于什么狀態(tài)，而輕繩a處于什么狀態(tài)？這些情景下小球做圓周運(yùn)動(dòng)向心力起源是什么？圓周運(yùn)動(dòng)半徑又為多大？【答案】看法析34/6235/6236/6237/62練3(多項(xiàng)選擇)(屆黑龍江雙鴨山檢測(cè))如圖所表示，粗糙水平圓盤上，質(zhì)量相等A，B兩物塊疊放在一起，隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說(shuō)法正確是()A．B向心力是A向心力2倍B．盤對(duì)B摩擦力是B對(duì)A摩擦力2倍C．A、B都有沿半徑向外滑動(dòng)趨勢(shì)D．若B先滑動(dòng)，則B對(duì)A動(dòng)摩擦因數(shù)μA小于盤對(duì)B動(dòng)摩擦因數(shù)μB【答案】BC38/6239/62圓周運(yùn)動(dòng)分析方法1．分析臨界點(diǎn)對(duì)于物體在臨界點(diǎn)相關(guān)多個(gè)物理量，需要區(qū)分哪些物理量能夠突變，哪些物理量不能突變，而不能突變物理量(普通指線速度)往往是處理問題突破口．2．分析每個(gè)運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)性質(zhì)對(duì)于物體參加多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，要仔細(xì)分析每個(gè)運(yùn)動(dòng)過程為何種運(yùn)動(dòng)．(1)若為圓周運(yùn)動(dòng)，應(yīng)明確是水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)，還是豎直平面內(nèi)變速圓周運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能是否守恒．(2)若為拋體運(yùn)動(dòng)，應(yīng)明確是平拋運(yùn)動(dòng)，還是類平拋運(yùn)動(dòng)，垂直于初速度方向力是哪個(gè)力．40/621．模型概述在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)物體，運(yùn)動(dòng)至軌道最高點(diǎn)時(shí)受力情況可分為兩類：一是無(wú)支撐(如球與繩連接，沿內(nèi)軌道“過山車”等)，稱為“輕繩模型”；二是有支撐(如球與桿連接，小球在彎管內(nèi)運(yùn)動(dòng)等)，稱為“輕桿模型”．微課堂＋圓周運(yùn)動(dòng)輕繩、輕桿模型41/622．兩類模型對(duì)比42/6243/62例4如圖甲所表示，一輕桿一端固定在O點(diǎn)，另一端固定一小球，在豎直平面內(nèi)做半徑為R圓周運(yùn)動(dòng)．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，桿與小球間彈力大小為FN，小球在最高點(diǎn)速度大小為v，F(xiàn)N－v2圖象如圖乙所表示．以下說(shuō)法正確是()44/62思緒剖析：(1)小球在最高點(diǎn)速度等于零時(shí)，即v2＝0，乙圖中縱截距表示什么物理量？(2)小球在最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球彈力等于零，即FN＝0，乙圖中橫截距表示什么物理量？【答案】B45/62練4(年貴州遵義模擬)長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝0.5m輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有一質(zhì)量為m＝3.0kg小球，如圖所表示，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)小球速率為2.0m/s，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2，則此時(shí)細(xì)桿OA受到()A．6.0N拉力B．6.0N壓力C．24N拉力D．24N壓力46/62【答案】B47/6248/62熱點(diǎn)題組一圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1．(屆棗陽(yáng)模擬)無(wú)級(jí)變速是在變速范圍內(nèi)任意連續(xù)地變換速度，性能優(yōu)于傳統(tǒng)擋位變速器，很各種高檔汽車都應(yīng)用了無(wú)級(jí)變速．如圖所表示是截錐式無(wú)級(jí)變速模型示意圖，兩個(gè)錐輪之間有一個(gè)滾輪，主動(dòng)輪、滾輪、從動(dòng)輪之間靠著彼此之間摩擦力帶動(dòng)．當(dāng)位于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間滾輪從左向右移動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪降低轉(zhuǎn)速；滾輪從右向左移動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪增加轉(zhuǎn)速．當(dāng)滾輪位于主動(dòng)輪直徑D1，從動(dòng)輪直徑D2位置時(shí)，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2關(guān)系是()模擬精選·組合專練49/6250/622．(年哈爾濱檢測(cè))在街頭剪發(fā)店門口，常能夠看到這么一個(gè)標(biāo)志：一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒，外表有黑白螺旋斜條紋，我們感覺條紋在沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，但條紋實(shí)際在豎直方向并沒有升降，這是由圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)而使我們眼睛產(chǎn)生錯(cuò)覺．如圖所表示，假設(shè)圓筒上條紋是圍繞著圓筒、連續(xù)一條寬帶，相鄰兩條紋在沿圓筒軸線方向距離(即螺距)為L(zhǎng)＝10cm，圓筒沿逆時(shí)針方向(從俯視方向看)，以2r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，我們感覺到升降方向和速度大小分別為()A．向上，10cm/s B．向上，20cm/sC．向下，10cm/s D．向下，20cm/s51/62【答案】D【解析】由圓筒沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)知，我們感覺到條紋在沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)，圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，用時(shí)0.5s，感覺到條紋沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)L，所以向下運(yùn)動(dòng)速度為20cm/s.52/62熱點(diǎn)題組二圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析3．如圖所表示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中兩個(gè)座椅A，B質(zhì)量相等，經(jīng)過相同長(zhǎng)度纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上．不考慮空氣阻力影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以下說(shuō)法正確是()A．A速度比B大B．A與B向心加速度大小相等C．懸掛A，B纜繩與豎直方向夾角相等D．懸掛A纜繩所受拉力比懸掛B小53/62【答案】D54/6255/6