高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第五章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天基礎(chǔ)課3

基礎(chǔ)課3圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)1.定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若在相等的時(shí)間內(nèi)通過的圓弧長________，就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2.特點(diǎn)：加速度大小________，方向始終指向________，是變加速運(yùn)動(dòng)。3.條件：合外力大小________、方向始終與________方向垂直且指向圓心。知識(shí)排查相等不變圓心不變速度角速度、線速度、向心加速度

ω2r勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力

1.作用效果：向心力產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的_______，不改變速度的_______。3.方向：始終沿半徑指向________方向，時(shí)刻在改變，即向心力是一個(gè)變力。4.來源：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。大小mω2r圓心合力分力方向離心現(xiàn)象1.定義：做____________的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需________的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)向心力小題速練1.思考判斷 (1)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力是保持不變的。(

) (2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體向心加速度與半徑成反比。(

) (3)隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體受重力、支持力和向心力的作用。(

) (4)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力突然消失，物體將沿圓周切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(

)

答案

(1)×

(2)×

(3)×(4)√圖1A.A點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小相等B.A點(diǎn)與C點(diǎn)的線速度大小相等C.B點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小之比為2∶1D.B點(diǎn)與C點(diǎn)的向心加速度大小之比為1∶4答案BD3.[魯科版必修2·P79·T3拓展](多選)如圖2所示，粗糙水平圓盤上，質(zhì)量相等的A、B兩物塊疊放在一起，隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是(

)圖2答案

BC圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題1.(2017·浙江臺(tái)州模擬)汽車后備箱蓋一般都配有可伸縮的液壓桿，如圖3甲所示，其示意圖如同乙所示，可伸縮液壓桿上端固定于后蓋上A點(diǎn)，下端固定于箱內(nèi)O′點(diǎn)，B也為后蓋上一點(diǎn)，后蓋可繞過O點(diǎn)的固定鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，在合上后備箱蓋的過程中(

)圖3A.A點(diǎn)相對(duì)O′點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)B.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小相等C.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等D.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度大小相等解析在合上后備箱蓋的過程中，O′A的長度是變化的，因此A點(diǎn)相對(duì)O′點(diǎn)不是做圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在合上后備箱蓋的過程中，A點(diǎn)與B點(diǎn)都是繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，相同的時(shí)間繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度相同，即A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的角速度相等，但是OB大于OA，根據(jù)v＝rω，所以B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)向心加速度公式a＝rω2可知，B點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的向心加速度大于A點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的向心加速度，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

C2.如圖4所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，其半徑之比為RB∶RC＝3∶2，A輪的半徑大小與C輪相同，它與B輪緊靠在一起，當(dāng)A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦作用，B輪也隨之無相對(duì)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來。a、b、c分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn)，則a、b、c三點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的(

)圖4答案D3.[人教版必修2·P19·T4改編]圖5是自行車傳動(dòng)裝置的示意圖，其中Ⅰ是半徑為r1的大齒輪，Ⅱ是半徑為r2的小齒輪，Ⅲ是半徑為r3的后輪，假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為nr/s，則自行車前進(jìn)的速度為(

)圖5答案

D常見的三種傳動(dòng)方式及特點(diǎn)(1)同軸傳動(dòng)：如圖甲、乙所示，繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v與r成正比。7(2)皮帶傳動(dòng)：如圖甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。(3)摩擦傳動(dòng)：如圖所示，兩輪邊緣接觸，接觸點(diǎn)無打滑現(xiàn)象時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問題1.向心力的來源 (1)向心力的方向沿半徑指向圓心。 (2)向心力來源：一個(gè)力或幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力。2.向心力的確定 (1)確定圓周運(yùn)動(dòng)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圓心的合力就是向心力。A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s答案B圖6答案C3.如圖7所示，用一根細(xì)繩一端系一個(gè)小球，另一端固定，給小球不同的初速度，使小球在水平面內(nèi)做角速度不同的圓周運(yùn)動(dòng)，則下列細(xì)繩拉力F、懸點(diǎn)到軌跡圓心高度h、向心加速度a、線速度v與角速度平方ω2的關(guān)系圖象正確的是(

)圖7答案

A4.(多選)在光滑水平桌面中央固定一邊長為0.3m的小正三棱柱abc，俯視圖如圖8所示。長度為L＝1m的細(xì)線，一端固定在a點(diǎn)，另一端拴住一個(gè)質(zhì)量為m＝0.5kg、不計(jì)大小的小球。初始時(shí)刻，把細(xì)線拉直在ca的延長線上，并給小球以v0＝2m/s且垂直于細(xì)線方向的水平速度，由于光滑三棱柱的存在，細(xì)線逐漸纏繞在三棱柱上(不計(jì)細(xì)線與三棱柱碰撞過程中的能量損失)。已知細(xì)線所能承受的最大張力為7N，則下列說法正確的是(

)圖8A.細(xì)線斷裂之前，小球速度的大小保持不變B.細(xì)線斷裂之前，小球的速度逐漸減小C.細(xì)線斷裂之前，小球運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為0.7πsD.細(xì)線斷裂之前，小球運(yùn)動(dòng)的位移大小為0.9m答案ACD“一、二、三、四”求解圓周運(yùn)動(dòng)問題豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問題1.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) (1)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)。 (2)只有重力做功的豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒。 (3)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題，涉及知識(shí)面比較廣，既有臨界問題，又有能量守恒的問題，要注意物體運(yùn)動(dòng)到圓周的最高點(diǎn)的速度。 (4)一般情況下，豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的兩種情形。2.常見模型物理情景最高點(diǎn)無支撐最高點(diǎn)有支撐實(shí)例球與繩連接、水流星、沿內(nèi)軌道運(yùn)動(dòng)的“過山車”等球與桿連接、球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)等圖示受力特征除重力外，物體受到的彈力方向：向下或等于零除重力外，物體受到的彈力方向：向下、等于零或向上【典例】

(2016·海南高考)如圖9，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為N1，在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為N2。重力加速度大小為g，則N1－N2的值為(

)A.3mg

B.4mg

C.5mg

D.6mg圖9同時(shí)從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得聯(lián)立以上三式可得N1－N2＝6mg，故選項(xiàng)D正確。答案D分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題的思路1.(2017·遼寧鐵嶺聯(lián)考)飛機(jī)由俯沖到拉起時(shí)，飛行員處于超重狀態(tài)，此時(shí)座椅對(duì)飛行員的支持力大于飛行員所受的重力，這種現(xiàn)象叫過荷。過荷過重會(huì)造成飛行員四肢沉重，大腦缺血，暫時(shí)失明，甚至昏厥。受過專門訓(xùn)練的空軍飛行員最多可承受9倍重力的影響。g取10m/s2，則當(dāng)飛機(jī)在豎直平面上沿圓弧軌道俯沖、拉起的速度為100m/s時(shí)，圓弧軌道的最小半徑為(

)圖10A.100m

B.111m C.125m D.250m答案

C2.(2017·山東青島期末)(多選)如圖11所示，內(nèi)壁光滑的大圓管，用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)；在管內(nèi)有一小球(可視為質(zhì)點(diǎn))做圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是(

)圖11答案ABD3.(2017·江蘇單科，5)如圖12所示，一小物塊被夾子夾緊，夾子通過輕繩懸掛在小環(huán)上，小環(huán)套在水平光滑細(xì)桿上。物塊質(zhì)量為M，到小環(huán)的距離為L，其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為F。小環(huán)和物塊以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止，物塊向上擺動(dòng)。整個(gè)過程中，物塊在夾子中沒有滑動(dòng)。小環(huán)和夾子的質(zhì)量均不計(jì)，重力加速度為g。下列說法正確的是(

)圖12答案D豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)模型的應(yīng)用

[題源：魯科版必修2·P85·T7]

如圖13所示，一固定在豎直平面內(nèi)的光滑半圓形軌道ABC，其半徑R＝0.5m，軌道在C處與水平地面相切。在C處放一小物塊，給它一個(gè)水平向左的初速度v0＝5m/s，結(jié)果它沿CBA運(yùn)動(dòng)，通過A點(diǎn)，最后落在水平地面上的D點(diǎn)，求C、D間的距離s。(取g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力