(江苏专用)2020版高考物理新增分大一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动课件.pptx
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1、,第四章 曲线运动 万有引力与航天,第3讲 圆周运动,大一轮复习讲义,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,随堂测试,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,随堂检测 检测课堂学习效果,课时作业,限时训练 练规范 练速度,过好双基关,1.匀速圆周运动 (1)定义:做圆周运动的物体,若在任意相等的时间内通过的圆弧长 ,那么物体所做的就是匀速圆周运动. (2)特点:加速度大小不变,方向始终指向 ,是变加速运动. (3)条件:合外力大小不变、方向始终与 方向垂直且指向圆心.,一、匀速圆周运动及描述,相等,圆心,速度,2.描述匀速圆周运动的物理量,m/s,r
2、ad/s,转动快慢,快慢,一圈,s,方向,圆心,r2,m/s2,自测1 (多选)一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为4 m/s,转动周期为2 s,则 A.角速度为0.5 rad/s B.转速为0.5 r/s C.轨迹半径为 m D.加速度大小为4 m/s2,1.作用效果 向心力产生向心加速度,只改变速度的 ,不改变速度的 . 2.大小 Fm m rmv42mf2r. 3.方向 始终沿半径方向指向 ,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.,方向,大小,mr2,二、匀速圆周运动的向心力,圆心,合力,分力,自测2 (多选)下
3、列关于做匀速圆周运动的物体所受向心力的说法正确的是 A.因向心力总是沿半径指向圆心,且大小不变,故向心力是一个恒力 B.因向心力指向圆心,且与线速度方向垂直,所以它不能改变线速度的大小 C.向心力就是物体所受的合外力 D.向心力和向心加速度的方向都是不变的,1.离心运动定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,就做 圆心的运动. 2.受力特点(如图1) (1)当Fmr2时,物体做 运动; (2)当F0时,物体沿 方向飞出; (3)当Fmr2时,物体逐渐向圆心靠近,做 运动. 3.本质:离心运动的本质并不是受到离心力的作用,而是所受的力 做匀速圆周运动需
4、要的向心力.,逐渐远离,切线,三、离心运动和近心运动,远离,近心,图1,小于,匀速圆周,研透命题点,1.对公式vr的理解 当r一定时,v与成正比. 当一定时,v与r成正比. 当v一定时,与r成反比. 2.对an 2r的理解 在v一定时,an与r成反比;在一定时,an与r成正比. 3.常见的传动方式及特点 (1)皮带传动:如图2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vAvB.,命题点一 圆周运动的运动学问题,图2,(2)摩擦传动和齿轮传动:如图3甲、乙所示,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vAvB.,图3,(3)同轴转动:如图4甲、乙所示,
5、绕同一转轴转动的物体,角速度相同,AB,由vr知v与r成正比.,图4,例1 (多选)(2018江苏单科6)火车以60 m/s的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10.在此10 s时间内,火车 A.运动路程为600 m B.加速度为零 C.角速度约为1 rad/s D.转弯半径约为3.4 km,解析 由svt知,火车运动路程为s600 m,A对; 火车在弯道做圆周运动,故加速度不为零,B错;,变式1 (多选)自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样,它们的边缘有三个点A、B、C,如图5所示.正常骑行自行车时,下列说法正确的是 A.A、B两点的线速度大小相等,角
6、速度大小也相等 B.B、C两点的角速度大小相等,周期也相等 C.A点的向心加速度小于B点的向心加速度 D.B点的向心加速度大于C点的向心加速度,图5,解析 设A、B、C三点到各自轴心的距离分别为RA、RB、RC,由题图可知RCRARB.A、B两点通过链条相连,线速度大小相等,由vr知,A、B两点的角速度不相等,选项A错误; 由题图知,B、C两点绕同一轴转动,角速度相等,由T 知周期也相等,选项B正确; 由an 知,A点的向心加速度小于B点的向心加速度,选项C正确; 由an2r知,B点的向心加速度小于C点的向心加速度,选项D错误.,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
7、、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.几种典型运动模型,命题点二 水平面内的圆周运动,3.“一、二、三、四”求解圆周运动问题,例2 (2018南京市、盐城市一模)如图6所示,质量相等的A、B两个小球,在光滑玻璃漏斗内壁做水平面内的匀速圆周运动,A在B的上方.则它们运动的 A.向心力FAFB B.线速度vAvB C.角速度AB D.向心加速度anAanB,图6,解析 对A、B两球进行受力分析,两球均只受重力和漏斗给的支持力FN. 如图所示 设漏斗顶角的一半为,,由于两球质量相等,所以A、B两球的向心力相等,故A错误;,由于A球做匀
8、速圆周运动的半径比B球大,所以vAvB,故B正确;,由于A球做匀速圆周运动的半径比B球大,所以AB,故C错误;,变式2 (多选)(2018如东县调研)在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨,如图7所示,当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的挤压,设此时的速度大小为v,重力加速度为g,两轨所在面的倾角为,则 A.该弯道的半径r B.当火车质量改变时,规定的行驶速度大小不变 C.当火车速度大小大于v时,内轨将受到轮缘的挤压 D.当火车速度大小小于v时,外轨将受到轮缘的挤压,图7,解析 火车转弯不侧向挤压车轮轮缘时,重力和支持力的合力提供向心力,,当火车速度大小大于v时,重力和支持力
9、的合力不足以提供向心力,此时外轨对火车有侧压力,轮缘挤压外轨,故C错误; 当火车速度大小小于v时,重力和支持力的合力大于所需的向心力,此时内轨对火车有侧压力,轮缘挤压内轨,故D错误.,水平面内圆周运动的临界问题,拓展点,1.与摩擦力有关的临界极值问题 物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力. (1)如果只是摩擦力提供向心力,则最大静摩擦力Ffm ,静摩擦力的方向一定指向圆心. (2)如果除摩擦力以外还有其他力,如绳两端连接物体随水平面转动,其中一个物体存在一个恰好不向内滑动的临界条件(静摩擦力达到最大且方向沿半径背离圆心)和一个恰好不向外滑动的临界条件(静摩擦力达到最大
10、且方向沿半径指向圆心),分别为静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向沿半径背离圆心和沿半径指向圆心.,2.与弹力有关的临界极值问题 (1)压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零. (2)绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等.,例3 (2018南京市期中)如图8所示,在光滑的圆锥顶端,用长为L2 m的细绳悬一质量为m1 kg的小球(可视为质点),圆锥顶角为274.当小球以5 rad/s的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时,细绳上的拉力大小为(sin 370.6,cos 370.8) A.50 N B.40 N C.20 N D.38.5 N,图8,变式3 (2018
11、扬州中学月考)如图9叠放在水平转台上的物体A、B、C正随转台一起以角速度匀速转动,物体A、B、C的质量分别为3m、2m、m,物体B与转台、物体C与转台间的动摩擦因数都为,物体A与物体B间的动摩擦因数也为,物体B、C离转台中心的距离分别为r、1.5r.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,以下说法正确的是 A.物体B对物体A的摩擦力有可能为3mg B.物体C与转台间的摩擦力大于物体A与物体B间的摩擦力 C.转台的角速度有可能恰好等于 D.若角速度缓慢增大,物体A与物体B将最先发生相对滑动,图9,解析 对物体A、B整体有: (3m2m)2r(3m2m)g 对物体C有:m2(1.5r)mg 对物体A有:3m
12、2r(3m)g ,由于物体A与物体C转动的角速度相同,由摩擦力提供向心力有m1.5r23mr2,即物体C与转台间的摩擦力小于物体A与物体B间的摩擦力,故B错误; 由A选项分析可知,最先发生相对滑动的是物体C,故D错误.,1.两类模型比较,命题点三 竖直面内的圆周运动,例4 (多选)(2018泰州中学月考)如图10所示,竖直环A半径为r,固定在木板B上,木板B放在水平地面上,B的左右两侧各有一挡板固定在地面上,B不能左右运动,在环的最低点静放一小球C,A、B、C的质量均为m.现给小球一水平向右的瞬时速度v,小球会在环内侧做圆周运动,为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起(不计小球
13、与环的摩擦阻力),瞬时速度必须满足,图10,变式4 (多选)如图11甲所示,一轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为FN,小球在最高点的速度大小为v,FNv2图象如图乙所示.下列说法正确的是,图11,当v2gR时,杆对小球的弹力方向向上,,当v2gR时,杆对小球弹力方向向下,,若v2c2b2gR,则FNmga,故选项A、C正确.,变式5 (多选)(2018海安中学开学考)如图12,在竖直平面内光滑圆轨道外侧,有一小球以某一水平速度v0从A点出发沿圆轨道运动,至B点时脱离轨道,最终落在水平面上的C点,不计空气阻力.下列说法
14、中正确的是 A.在B点时,小球向心加速度大小为g B.B到C过程,小球做匀变速运动 C.在A点时,小球对圆轨道压力大于其重力 D.A到B过程,小球水平方向的加速度先增加后减小,图12,随堂测试,1.(2018泰州中学期中)如图13所示,一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动,a和b是轮上质量相等的两个质点,则偏心轮转动的过程中a、b两质点 A.线速度大小相同 B.角速度大小相同 C.向心力大小相同 D.向心加速度大小相同,1,2,3,4,5,图13,解析 偏心轮上各处角速度相等,故B正确; 根据vr,可知到圆心距离不同的点,线速度不同,故A错误; 根据Fm2r可知到圆心距离不同的点,向心力不同,故C
15、错误; 根据a2r可知到圆心距离不同的点,向心加速度不同,故D错误.,2.(多选)(2017南通中学期中)如图14所示,绳子的一端固定在O点,另一端拴一重物在光滑水平面上做匀速圆周运动 A.转速相同时,绳长的容易断 B.周期相同时,绳短的容易断 C.线速度大小相等时,绳短的容易断 D.线速度大小相等时,绳长的容易断,图4,1,2,3,4,5,解析 根据牛顿第二定律得:Fm(2n)2r,m一定,当转速n相同时,绳长r越长,绳子拉力F越大,绳子越容易断,故A正确.,当周期T相同时,绳长r越长,绳子拉力F越大,绳子越容易断,故B错误.,线速度v大小相等时,绳长r越短,绳子拉力F越大,绳子越容易断,故
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