高三物理一輪復習圓周運動的規(guī)律及應用優(yōu)秀課件

1、【想一想】【想一想】甲、乙兩物體都做勻速圓周運動，且甲、乙兩物體都做勻速圓周運動，且r甲甲r乙乙，試比較以下幾種情，試比較以下幾種情況下甲、乙兩物體的向心加速度大小況下甲、乙兩物體的向心加速度大小線速度相等線速度相等角速度相等角速度相等周期相等周期相等第第3 3單元圓周運動的規(guī)律及應用單元圓周運動的規(guī)律及應用基礎探究基礎探究描述圓周運動的物理量描述圓周運動的物理量【填一填】【填一填】【想一想】【想一想】在圓周運動中，向心力一定指向圓心嗎？合力一定指向圓心嗎？在圓周運動中，向心力一定指向圓心嗎？合力一定指向圓心嗎？提示：提示：無論勻速圓周運動，還是非勻速圓周運動，向心力一定指無論勻速圓周運動，還

2、是非勻速圓周運動，向心力一定指向圓心，勻速圓周運動的合力提供向心力，一定指向圓心，非勻速圓向圓心，勻速圓周運動的合力提供向心力，一定指向圓心，非勻速圓周運動的合力不一定指向圓心周運動的合力不一定指向圓心【填一填】【填一填】1勻速圓周運動勻速圓周運動(1)定義：物體沿著圓周運動，并且線速度的定義：物體沿著圓周運動，并且線速度的處處相等，處處相等，這種運動叫做勻速圓周運動這種運動叫做勻速圓周運動(2)性質：向心加速度大小性質：向心加速度大小 ，方向總是指向，方向總是指向 的變加速曲的變加速曲線運動線運動勻速圓周運動和非勻速圓周運動勻速圓周運動和非勻速圓周運動大小大小不變不變圓心圓心(3)質點做勻速

3、圓周運動的條件：質點做勻速圓周運動的條件：合力合力 不變，方向始終與速度方向不變，方向始終與速度方向 且指向且指向 2非勻速圓周運動非勻速圓周運動(1)定義：線速度大小、方向均定義：線速度大小、方向均 的圓周運動的圓周運動(2)合力的作用：合力的作用：合力沿速度方向的分量合力沿速度方向的分量Ft產(chǎn)生切向加速度，產(chǎn)生切向加速度，F(xiàn)tmat，它只改，它只改變速度的變速度的 合力沿半徑方向的分量合力沿半徑方向的分量Fn產(chǎn)生向心加速度，產(chǎn)生向心加速度，F(xiàn)nman，它只改，它只改變速度的變速度的 大小大小垂直垂直圓心圓心發(fā)生變化發(fā)生變化大小大小方向方向【想一想】【想一想】如圖所示，游樂場的旋轉飛椅非常刺

4、激有趣，當轉速逐漸增大時，如圖所示，游樂場的旋轉飛椅非常刺激有趣，當轉速逐漸增大時，飛椅會飄得越來越高，請思考其中的道理飛椅會飄得越來越高，請思考其中的道理離心運動離心運動【填一填】【填一填】1離心運動離心運動(1)定義：做定義：做 的物體，在所受合力突然消失或不足以提的物體，在所受合力突然消失或不足以提供圓周運動所需供圓周運動所需 的情況下，所做的逐漸遠離圓心的運動的情況下，所做的逐漸遠離圓心的運動(2)本質：做圓周運動的物體，由于本身的本質：做圓周運動的物體，由于本身的 ，總有沿著圓周，總有沿著圓周 飛出去的傾向飛出去的傾向(3)受力特點：受力特點：當當Fm2r時，物體做時，物體做 運動；

5、運動；當當F0時，物體沿時，物體沿 方向飛出；方向飛出；當當Fm2r，物體將逐漸物體將逐漸 圓心，做近心運動圓心，做近心運動靠近靠近基礎自測基礎自測1關于勻速圓周運動的說法，正確的是關于勻速圓周運動的說法，正確的是()勻速圓周運動的速度大小保持不變，所以做勻速圓周運動的物勻速圓周運動的速度大小保持不變，所以做勻速圓周運動的物體沒有加速度體沒有加速度做勻速圓周運動的物體，雖然速度大小不變，但方做勻速圓周運動的物體，雖然速度大小不變，但方向時刻都在改變，所以必有加速度向時刻都在改變，所以必有加速度做勻速圓周運動的物體，加速做勻速圓周運動的物體，加速度的大小保持不變，所以是勻變速曲線運動度的大小保持

6、不變，所以是勻變速曲線運動勻速圓周運動加速度勻速圓周運動加速度的方向時刻都在改變，所以勻速圓周運動一定是變加速曲線運動的方向時刻都在改變，所以勻速圓周運動一定是變加速曲線運動ABC D解析：解析：速度和加速度都是矢量，做勻速圓周運動的物體，雖然速速度和加速度都是矢量，做勻速圓周運動的物體，雖然速度大小不變，但方向時刻在改變，速度時刻發(fā)生變化，必然具有加速度大小不變，但方向時刻在改變，速度時刻發(fā)生變化，必然具有加速度加速度大小雖然不變，但方向時刻改變，所以勻速圓周運動是變度加速度大小雖然不變，但方向時刻改變，所以勻速圓周運動是變加速曲線運動加速曲線運動答案：答案：C2如圖所示，洗衣機脫水筒在轉動

7、時，衣服貼靠在勻速轉動的如圖所示，洗衣機脫水筒在轉動時，衣服貼靠在勻速轉動的圓筒內(nèi)壁上而不掉下來，則衣服圓筒內(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作用受到重力、彈力、靜摩擦力和離心力四個力的作用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轉速越快，彈力越大，摩擦力也越大轉速越快，彈力越大，摩擦力也越大解析：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；衣服錯；衣服做圓周運動的向心力為它所受到的合力，由于重力與靜摩擦力平衡，做圓周運動的向心力為它所受到的合力，由于重力與

8、靜摩擦力平衡，故彈力提供向心力，即故彈力提供向心力，即FNm2r，轉速越大，轉速越大，F(xiàn)N越大越大C對，對，B、D錯錯答案：答案：C3如圖所示，半徑為如圖所示，半徑為R的光滑圓形軌道豎直固定放置，小球的光滑圓形軌道豎直固定放置，小球m在在圓形軌道內(nèi)側做圓周運動，對于半徑圓形軌道內(nèi)側做圓周運動，對于半徑R不同的圓形軌道，小球不同的圓形軌道，小球m通過軌通過軌道最高點時都恰好與軌道間沒有相互作用力下列說法中正確的是道最高點時都恰好與軌道間沒有相互作用力下列說法中正確的是()半徑半徑R越大，小球通過軌道最高點時的速度越大越大，小球通過軌道最高點時的速度越大半徑半徑R越大，小球通過軌道最高點時的速度越

9、小越大，小球通過軌道最高點時的速度越小半徑半徑R越大，小球通過軌道最低點時的角速度越大越大，小球通過軌道最低點時的角速度越大半徑半徑R越大，小球通過軌道最低點時的角速度越小越大，小球通過軌道最低點時的角速度越小A BC D答案：答案：B4在光滑的水平面上，用長為在光滑的水平面上，用長為l的細線拴一質量為的細線拴一質量為m的小球，以的小球，以角速度角速度做勻速圓周運動，下列說法中正確的是做勻速圓周運動，下列說法中正確的是()Al、不變，不變，m越小線越易被拉斷越小線越易被拉斷Bm、不變，不變，l越小線越易被拉斷越小線越易被拉斷Cm、l不變，不變，越大線越易被拉斷越大線越易被拉斷Dm不變，不變，l

10、減半且角速度減半且角速度加倍時，線的拉力不變加倍時，線的拉力不變解析：解析：由向心力表達式由向心力表達式F線線F向向m2l可知，線上拉力可知，線上拉力F線線越大，越大，線越易斷，故選項線越易斷，故選項A、B錯誤，錯誤，C正確；若正確；若m不變，不變，l減半，角速度減半，角速度加加倍時，線的拉力加倍，故倍時，線的拉力加倍，故D錯誤錯誤答案：答案：C圓周運動的運動學問題分析圓周運動的運動學問題分析【典例【典例1】(2014年蕪湖模擬年蕪湖模擬)如圖所示，一種向自行車車燈供電如圖所示，一種向自行車車燈供電的小發(fā)電機的上端有一半徑的小發(fā)電機的上端有一半徑r01.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的摩

11、擦小輪，小輪與自行車車輪的邊沿接觸當車輪轉動時，因摩擦而帶動小輪轉動，從而為發(fā)電機的邊沿接觸當車輪轉動時，因摩擦而帶動小輪轉動，從而為發(fā)電機提供動力自行車車輪的半徑提供動力自行車車輪的半徑R135 cm，小齒輪的半徑，小齒輪的半徑R24.0 cm，大齒輪的半徑大齒輪的半徑R310.0 cm.求大齒輪的轉速求大齒輪的轉速n1和摩擦小輪的轉速和摩擦小輪的轉速n2之之比比(假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動)思路點撥思路點撥求解此題應注意以下兩點：求解此題應注意以下兩點：(1)凡是直接用皮帶傳動凡是直接用皮帶傳動(包括鏈條傳動、摩擦傳動包括鏈條傳動、摩擦傳動

12、)的兩個輪子，的兩個輪子，兩輪邊沿上各點的線速度大小相等；兩輪邊沿上各點的線速度大小相等；(2)凡是同一個輪軸上凡是同一個輪軸上(各個輪都繞同一根軸同步轉動各個輪都繞同一根軸同步轉動)的各點角速的各點角速度相等度相等自主解答自主解答大小齒輪間、摩擦小輪和車輪之間和皮帶傳動原理大小齒輪間、摩擦小輪和車輪之間和皮帶傳動原理相同，兩輪邊緣各點的線速度大小相等，由相同，兩輪邊緣各點的線速度大小相等，由v2nr可知轉速可知轉速n和半徑和半徑r成反比；小齒輪和車輪同軸轉動，兩輪上各點的轉速相同大齒輪與成反比；小齒輪和車輪同軸轉動，兩輪上各點的轉速相同大齒輪與小齒輪轉速之間的關系為：小齒輪轉速之間的關系為：

13、n1n小小R2R3.車輪與小齒輪之間的轉速車輪與小齒輪之間的轉速關系為：關系為：n車車n小小車輪與摩擦小輪之間的關系為：車輪與摩擦小輪之間的關系為：n車車n2r0R1.由由以上各式可解出大齒輪和摩擦小輪之間的轉速之比為以上各式可解出大齒輪和摩擦小輪之間的轉速之比為n1n22175.答案答案2 1751如圖所示裝置中，如圖所示裝置中，A、B、C三個輪的半徑分別為三個輪的半徑分別為r、2r、4r，b點到圓心的距離為點到圓心的距離為r，求圖中，求圖中a、b、c、d各點的線速度之比、角速度之各點的線速度之比、角速度之比、加速度之比比、加速度之比解析：解析：vavc，而，而vbvcvd124，所以，所以

14、vavbvcvd2124；ab21，而，而bcd，所以，所以abcd2111；再利用；再利用av，可得，可得aaabacad4124.答案：答案：見解析見解析【互動探究】【互動探究】1向心力是指物體受到的某個力嗎？如何確定向心力的來源？向心力是指物體受到的某個力嗎？如何確定向心力的來源？2解答圓周運動的基本思路是什么？解答圓周運動的基本思路是什么？【核心突破】【核心突破】1向心力的來源向心力的來源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等向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力，因此在受力分析中各種力，也可以是幾個力的合力

15、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)確定圓周運動的軌道所在的平面，確定圓心的位置；確定圓周運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圓心的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合力就是向心力圓周運動中的動力學問題分析圓周運動中的動力學問題分析3解決圓周運動問題的主要步驟解決圓周運動問題的主要步驟(1)審清題意，確定研究對象；審清題意，確定研究對象；(2)分析物體的運動情況，即物體的線速度、角速度、周期、軌分析物體的運動情況，即物體的線速度、

16、角速度、周期、軌道平面、圓心、半徑等；道平面、圓心、半徑等；(3)分析物體的受力情況，畫出受力示意圖，確定向心力的來源；分析物體的受力情況，畫出受力示意圖，確定向心力的來源；(4)據(jù)牛頓運動定律及向心力公式列方程；據(jù)牛頓運動定律及向心力公式列方程；(5)求解、討論求解、討論溫馨提示溫馨提示(1)無論勻速圓周運動還是非勻速圓周運動，沿半徑無論勻速圓周運動還是非勻速圓周運動，沿半徑指向圓心的合力均為向心力指向圓心的合力均為向心力(2)當采用正交分解法分析向心力的來源時，做圓周運動的物體當采用正交分解法分析向心力的來源時，做圓周運動的物體在坐標原點，一定有一個坐標軸沿半徑指向圓心在坐標原點，一定有一

17、個坐標軸沿半徑指向圓心【典例【典例2】(2013年高考重慶理綜卷年高考重慶理綜卷)如圖所示，半徑為如圖所示，半徑為R的半球的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉的水平轉臺上，轉臺轉軸與過陶罐形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉的水平轉臺上，轉臺轉軸與過陶罐球心球心O的對稱軸的對稱軸OO重合轉臺以一定角速度重合轉臺以一定角速度勻速旋轉，一質量為勻速旋轉，一質量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時間后，小物塊隨陶罐一起轉動且相的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時間后，小物塊隨陶罐一起轉動且相對罐壁靜止，它和對罐壁靜止，它和O點的連線與點的連線與OO之間的夾角之間的夾角為為60，重力加速度，重力加速度大小為大小為g

18、.(1)若若0，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求0；(2) 若若(1k)0，且，且0k1，求小物塊受到的摩擦力大小和方，求小物塊受到的摩擦力大小和方向向思路點撥思路點撥第第(1)問重力和支持力的合力提供了小物塊做圓周運問重力和支持力的合力提供了小物塊做圓周運動的向心力；結合第動的向心力；結合第(1)問判斷出問判斷出(1k)0時物塊受到摩擦力的方向，時物塊受到摩擦力的方向，再由牛頓第二定律和圓周運動求摩擦力的大小再由牛頓第二定律和圓周運動求摩擦力的大小2有一種叫有一種叫“飛椅飛椅”的游樂項目，示意圖如圖所示，長為的游樂項目，示意圖如圖所示，長為L的鋼的鋼繩一端系著座

19、椅，另一端固定在半徑為繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉盤邊緣，轉盤可繞穿的水平轉盤邊緣，轉盤可繞穿過其中心的豎直軸轉動當轉盤以角速度過其中心的豎直軸轉動當轉盤以角速度勻速轉動時，鋼繩與轉軸勻速轉動時，鋼繩與轉軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為，不計鋼繩的重力，求轉盤，不計鋼繩的重力，求轉盤轉動的角速度轉動的角速度與夾角與夾角的關系的關系【互動探究】【互動探究】1怎樣確定圓周運動的臨界狀態(tài)？怎樣確定圓周運動的臨界狀態(tài)？2解答臨界問題的基本思路是什么？解答臨界問題的基本思路是什么？【核心突破】【核心突破】處理臨界問題的解題步驟處理臨界問題的解題步

20、驟(1)判斷臨界狀態(tài)：判斷臨界狀態(tài)：有些題目中有有些題目中有“剛好剛好”“”“恰好恰好”“”“正好正好”等字眼，明顯表明題述等字眼，明顯表明題述的過程存在著臨界點；若題目中有的過程存在著臨界點；若題目中有“取值范圍取值范圍”“”“多長時間多長時間”“”“多大多大距離距離”等詞語，表明題述的過程存在著等詞語，表明題述的過程存在著“起止點起止點”，而這些起止點往，而這些起止點往往就是臨界狀態(tài)；若題目中有往就是臨界狀態(tài)；若題目中有“最大最大”“”“最小最小”“”“至多至多”“”“至少至少”等等字眼，表明題述的過程存在著極值，這個極值點也往往是臨界狀態(tài)字眼，表明題述的過程存在著極值，這個極值點也往往是

21、臨界狀態(tài)圓周運動中的臨界問題分析圓周運動中的臨界問題分析(2)確定臨界條件：確定臨界條件：判斷題述的過程存在臨界狀態(tài)之后，要通過分析弄清臨界狀態(tài)出判斷題述的過程存在臨界狀態(tài)之后，要通過分析弄清臨界狀態(tài)出現(xiàn)的條件，并以數(shù)學形式表達出來現(xiàn)的條件，并以數(shù)學形式表達出來(3)選擇物理規(guī)律：選擇物理規(guī)律：當確定了物體運動的臨界狀態(tài)和臨界條件后，要分別對于不同的當確定了物體運動的臨界狀態(tài)和臨界條件后，要分別對于不同的運動過程或現(xiàn)象，選擇相對應的物理規(guī)律，然后再列方程求解運動過程或現(xiàn)象，選擇相對應的物理規(guī)律，然后再列方程求解思路點撥思路點撥(1)小球繞軸線做圓周運動時，存在臨界狀態(tài)，即為小球繞軸線做圓周運動

22、時，存在臨界狀態(tài)，即為圓錐體對小球的支持力恰好為零的狀態(tài)圓錐體對小球的支持力恰好為零的狀態(tài)(2)將小球臨界狀態(tài)時的速度與題中所給速度比較，判斷出小球將小球臨界狀態(tài)時的速度與題中所給速度比較，判斷出小球是否脫離圓錐體的斜面是否脫離圓錐體的斜面答案答案(1)1.03mg(2)2mg3如圖所示，細繩一端系著質量如圖所示，細繩一端系著質量M0.6 kg的物體的物體A，靜止于水，靜止于水平面，另一端通過光滑小孔吊著質量平面，另一端通過光滑小孔吊著質量m0.3 kg的物體的物體B，A的中點與的中點與圓孔距離為圓孔距離為0.2 m，且，且A和水平面間的最大靜摩擦力為和水平面間的最大靜摩擦力為2 N，現(xiàn)使此平面，現(xiàn)使此平面繞中心軸線轉動，問角速度繞中心軸線轉動，問角速度滿足什么條件時，物體滿足什么條件時，物體B會處于靜止