(完整word)高一物理必修2__圓周運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)_復(fù)習(xí)提綱,推薦文檔

1、勻速圓周運(yùn)動(dòng)專題從現(xiàn)行高中知識(shí)體系來看，勻速圓周運(yùn)動(dòng)上承牛頓運(yùn)動(dòng)定律，下接萬有引力，因此在高 一物理中占據(jù)極其重要的地位，同時(shí)學(xué)好這一章還將為高二的帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及高三復(fù)習(xí)中解決圓周運(yùn)動(dòng)的綜合問題打下良好的基礎(chǔ)。(一) 基礎(chǔ)知識(shí)1.1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的基本概念和公式- - - -(1 1)線速度大小上T，方向沿圓周的切線方向，時(shí)刻變化；q?2TToror = = =(2(2 )角速度-，恒定不變量;7 = -(3(3)周期與頻率；F =般曲F，總指向圓心，時(shí)刻變化，向心加速度方向與向心力相同;(5(5)線速度與角速度的關(guān)系為=少，：、總、丄、的關(guān)系為而卩還和嚴(yán)有關(guān)。2.2.質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周

2、運(yùn)動(dòng)的條件(1(1)具有一定的速度;(2 2)受到的合力(向心力)大小不變且方向始終與速度方向垂直。合力(向心力)與 速度始終在一個(gè)確定不變的平面內(nèi)且一定指向圓心。3.3.向心力有關(guān)說明向心力是一種效果力。任何一個(gè)力或者幾個(gè)力的合力，或者某一個(gè)力的某個(gè)分力，只要 其效果是使物體做圓周運(yùn)動(dòng)的，都可以認(rèn)為是向心力。 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力就是(4(4)向心力V = = ST =2巧7。所以在中若一個(gè)量確定，其余兩個(gè)量也就確定了,物體所受的合力，總是指向圓心；做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力只是物體所受合外力在沿 著半徑方向上的一個(gè)分力，合外力的另一個(gè)分力沿著圓周的切線，使速度大小改變， 所以向心

3、力不一定是物體所受的合外力。（二）解決圓周運(yùn)動(dòng)問題的步驟1.1. 確定研究對(duì)象；2.2. 確定圓心、半徑、向心加速度方向；3.3. 進(jìn)行受力分析，將各力分解到沿半徑方向和垂直于半徑方向；4 4 根據(jù)向心力公式，列牛頓第二定律方程求解?；疽?guī)律：徑向合外力提供向心力為 二用向（三）常見問題及處理要點(diǎn)1.1.皮帶傳動(dòng)問題例 1 1:如圖 1 1 所示，為一皮帶傳動(dòng)裝置，右輪的半徑為r r，a a 是它邊緣上的一點(diǎn)，左側(cè)是一輪軸，大輪的半徑為 4r4r，小輪的半徑為 2r2r，b b 點(diǎn)在小輪上，到小輪中心的距離為r r，c c 點(diǎn)和 d d 點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上，若在傳動(dòng)過程中，皮帶不打滑

4、，則（）A.A. a a 點(diǎn)與 b b 點(diǎn)的線速度大小相等B.B. a a 點(diǎn)與 b b 點(diǎn)的角速度大小相等C.C. a a 點(diǎn)與 c c 點(diǎn)的線速度大小相等D.D. a a 點(diǎn)與 d d 點(diǎn)的向心加速度大小相等解析：皮帶不打滑，故 a a、c c 兩點(diǎn)線速度相等，選 C C； c c 點(diǎn)、b b 點(diǎn)在同一輪軸上角速度相 等，半徑不同，由2 = 2,b b 點(diǎn)與 c c 點(diǎn)線速度不相等，故 a a 與 b b 線速度不等，A A 錯(cuò)；同 樣可判定 a a 與 c c 角速度不同，即 a a 與 b b 角速度不同，B B 錯(cuò)；設(shè) a a 點(diǎn)的線速度為v，則 a a 點(diǎn)向心加速度 尸，由叫二古，

5、匕二00，所以% =加匚=2% ,故二為， 正確。本題正確答案 C C、D D。點(diǎn)評(píng)：處理皮帶問題的要點(diǎn)為：皮帶（鏈條）上各點(diǎn)以及 兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等，同一輪上各點(diǎn)的角速度相同。2.2.水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤：物體在轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體與轉(zhuǎn)盤間分無繩和有繩兩種情況。無繩時(shí)由靜摩擦力提供向心力；有繩要考慮臨界條件。例 1 1 如圖 2 2 所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為 m m 的物體，當(dāng)物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為r r 時(shí)，連接物塊和轉(zhuǎn)軸的繩剛好被拉直（繩上張力為零）。物體和轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其正壓力 的夕倍。求：（1 1 ）當(dāng)轉(zhuǎn)盤的角速度Y時(shí)，細(xì)繩的拉力1O（2 2）當(dāng)轉(zhuǎn)

6、盤的角速度 .n1、皆時(shí)，細(xì)繩的拉力碼2 O解析：設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中物體與盤間恰好達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為,則（i i）因?yàn)?屜 52 2 廠，所以物體所需向心力小于物與盤間的最大摩擦力，則物與盤產(chǎn)生的摩擦力還未達(dá)到最大靜摩擦力，細(xì)繩的拉力仍為0 0,即一O O(2 2)因?yàn)?r !1 1-、Q Q&，所以物體所需向心力大于物與盤間的最大靜摩擦力，則細(xì)繩將對(duì)物體施加拉力二，由牛頓第二定律得，八.二一 ，解得點(diǎn)評(píng)：當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度1時(shí)，物體有繩相連和無繩連接是一樣的，此時(shí)物體做%二徑圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由物體與圓臺(tái)間的靜摩擦力提供的，求出1 - O可見，-是物體相對(duì)圓臺(tái)運(yùn)動(dòng)的臨界值，這個(gè)

7、最大角速度與物體的質(zhì)量無關(guān)，僅取決于 “和 r ro這一結(jié)論同樣適用于汽車在平路上轉(zhuǎn)彎。圓錐擺：圓錐擺是運(yùn)動(dòng)軌跡在水平面內(nèi)的一種典型的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)是由物體所受的重力與彈力的合力充當(dāng)向心力， 向心力的方向水平。 也可以說是其中彈力的水平分力提 供向心力（彈力的豎直分力和重力互為平衡力）。例 2:2:小球在半徑為 R R 的光滑半球內(nèi)做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 試分析圖 3 3 中的=（小 球與半球球心連線跟豎直方向的夾角） 與線速度 v v、周期 T T 的關(guān)系。（小球的半徑遠(yuǎn)小于 R R）o解析：小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在和小球等高的水平面上（不在半球的球心），向心力 F F 是重力

8、G G 和支持力的合力，所以重力和支持力的合力方向必然水平。如圖3 3 所示腳宮t t曲日二-=&-有由此可得上J：r可見，0 越大（即軌跡所在平面越高），v v 越大，T T 越小。點(diǎn)評(píng)：本題的分析方法和結(jié)論同樣適用于火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周飛行等 在水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題。共同點(diǎn)是由重力和彈力的合力提供向心力，向心力方向水平。3.3.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)處的受力特點(diǎn)及題型分類（圖4 4 ）。圖 4 4這類問題的特點(diǎn)是：由于機(jī)械能守恒，物體做圓周運(yùn)動(dòng)的速率時(shí)刻在改變，所以物體在 最高點(diǎn)處的速率最小，在最低點(diǎn)處的速率最大。物體在最低點(diǎn)處向心力向上，而

9、重力向下， 所以彈力必然向上且大于重力；而在最高點(diǎn)處，向心力向下， 重力也向下，所以彈力的方向就不能確定了，要分三種情況進(jìn)行討論。否則不能通過最高點(diǎn);（1 1）彈力只可能向下，如繩拉球。這種情況下有翅g -F(2(2)彈力只可能向上，如車過橋。在這種情況下有二 否則車將離開橋面，做平拋運(yùn)動(dòng);(3 3)彈力既可能向上又可能向下，如管內(nèi)轉(zhuǎn)(或桿連球、環(huán)穿珠)。這種情況下，速 度大小 v v 可以取任意值。但可以進(jìn)一步討論：a.a.當(dāng) JJ 庶時(shí)物體受到的彈力必然是向下的；當(dāng) 時(shí)物體受到的彈力必然是向上的；當(dāng) 一一 零。b.b.當(dāng)彈力大小尺噸時(shí)，向心力有兩解噸土尺;當(dāng)彈力大小噸時(shí)，向心 力只有一解F

10、 +噸;當(dāng)彈力F =噸時(shí)，向心力等于零，這也是物體恰能過最高點(diǎn)的臨 界條件。結(jié)合牛頓定律的題型例 3 3：如圖 5 5 所示，桿長(zhǎng)為，球的質(zhì)量為 討，桿連球在豎直平面內(nèi)繞軸 0 0 自由轉(zhuǎn)動(dòng),F -已知在最高點(diǎn)處，桿對(duì)球的彈力大小為-，求這時(shí)小球的瞬時(shí)速度大小。F -翊呂 c.枕 g解析：小球所需向心力向下，本題中-，所以彈力的方向可能向上也可能向下。(2(2)若 F F 向下，則時(shí)物體受到的彈力恰好為= = v v= =(1(1 )若 F F 向上，則0由以上各式解得十亠宀一 ！點(diǎn)評(píng)：本題是桿連球繞軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)機(jī)械能守恒，還能求出小球在最低點(diǎn)的即時(shí)速度。需要注重的是：若題目中說明小球在桿

11、的帶動(dòng)下在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)過 程中小球的機(jī)械能不再守恒，這兩類題一定要分清。結(jié)合能量的題型例 4 4: 一內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管，位于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R R （比細(xì)管的半徑大得多），在圓管中有兩個(gè)直徑與細(xì)管內(nèi)徑相同的小球A A、B B,質(zhì)量分別為沿環(huán)形管順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過最低點(diǎn)的速度都是，當(dāng) A A 球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，B B 球恰好到最高點(diǎn)，若要此時(shí)作用于細(xì)管的合力為零，那么U R和二應(yīng)滿足的關(guān)系是 。解析：由題意分別對(duì) A A、B B 小球和圓環(huán)進(jìn)行受力分析如圖 6 6 所示。對(duì)于 A A 球有、,F 純十胸 2 2 一 J J對(duì)于 B B 球有-根據(jù)機(jī)械能守恒定律十些詡=1

12、 1 , , -1-1蝕g g 2R由環(huán)的平衡條件而聯(lián)立解得叫-2 9畑才fs圖 6 6點(diǎn)評(píng)：圓周運(yùn)動(dòng)與能量問題常聯(lián)系在一起，在解這類問題時(shí)，除要對(duì)物體受力分析，運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)外，還要正確運(yùn)用能量關(guān)系（動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律）。連接問題的題型例 5 5:如圖 7 7 所示，一根輕質(zhì)細(xì)桿的兩端分別固定著A A、B B 兩個(gè)質(zhì)量均為 m m 的小球，0 0點(diǎn)是一光滑水平軸，已知一，匚二一1,使細(xì)桿從水平位置由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)B B球轉(zhuǎn)到 0 0 點(diǎn)正下方時(shí)，它對(duì)細(xì)桿的拉力大小是多少？9IABOfo-OIIIIII設(shè) B B 球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)桿對(duì)小球的拉力為，由牛頓第二定律得圖 7 7啊百2一

13、陽gf =丄加記 +丄決解析：對(duì) A A、B B 兩球組成的系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得-Z二Z因 A A、B B 兩球用輕桿相連，故兩球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，即聯(lián)立解得叫-2 9畑才fs解以上各式得 3 3、一，由牛頓第三定律知，B B 球?qū)?xì)桿的拉力大小等于I I ,方向豎直向下。說明：桿件模型的最顯著特點(diǎn)是桿上各點(diǎn)的角速度相同。這是與后面解決雙子星問題的 共同點(diǎn)。（四）難點(diǎn)問題選講1.1.極值問題例 6 6：如圖 8 8 所示，用細(xì)繩一端系著的質(zhì)量為匕 的物體 A A 靜止在水平轉(zhuǎn)盤上,細(xì)繩另一端通過轉(zhuǎn)盤中心的光滑小孔0 0 吊著質(zhì)量為， 幕-的小球 B B ,A,A 的重心到 0 0 點(diǎn)的距離

14、為二廠。若 A A 與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為 ，為使小球 B B 保持靜止，求解析：要使 B B 靜止，A A 必須相對(duì)于轉(zhuǎn)盤靜止 具有與轉(zhuǎn)盤相同的角速度。 A A 需要的向 心力由繩拉力和靜摩擦力合成。角速度取最大值時(shí)，A A 有離心趨勢(shì)，靜摩擦力指向圓心 0 0;角速度取最小值時(shí)，A A 有向心運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，靜摩擦力背離圓心 0 0。轉(zhuǎn)盤繞中心 0 0 旋轉(zhuǎn)的角速度席的取值范圍。（取g- 10?/屛對(duì)于 A A :所以 2.9mc72.9mc7 / / s-s- 2 2 加），R R 遠(yuǎn)大于一節(jié)車廂的長(zhǎng)度和高度，那么列車在運(yùn)行到圓環(huán)前的速度至少要多大，才能使整個(gè)列車安全通過固定的圓環(huán)軌道（車

15、廂間的距離不計(jì)）？解析：當(dāng)列車進(jìn)入軌道后，動(dòng)能逐漸向勢(shì)能轉(zhuǎn)化，車速逐漸減小，當(dāng)車廂占滿環(huán)時(shí)的速 度最小。設(shè)運(yùn)行過程中列車的最小速度為v v,列車質(zhì)量為 m m,則軌道上的那部分車的質(zhì)量為1211 2/1恥= W3T +-由機(jī)械能守恒定律得二-由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，列車的最小速率V =，聯(lián)立解得Y13.數(shù)理問題例& &如圖 1010，光滑的水平桌面上釘有兩枚鐵釘A A、B B，相距如=，長(zhǎng)胡的柔軟細(xì)線一端拴在 A A 上，另一端拴住一個(gè)質(zhì)量為500g500g 的小球，小球的初始位置在ABAB 連線上 A A 的一側(cè)，把細(xì)線拉直，給小球以2m/s2m/s 的垂直細(xì)線方向的水平速度，使

16、它做圓周運(yùn)動(dòng)，由于釘子 B B 的存在，使細(xì)線逐步纏在 A A、B B 上，若細(xì)線能承受的最大拉力,則從開始運(yùn)動(dòng)到細(xì)線斷裂的時(shí)間為多少？A B圖 1010解析：小球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于細(xì)線逐步繞在 A A、B B 兩釘上，小球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑逐漸變小，但小 球轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小不變。小球交替地繞 A A、B B 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，線速度不變，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的減小， 線中拉力 I I 不斷增大，每轉(zhuǎn)半圈的時(shí)間 t t 不斷減小。在第一個(gè)半圓內(nèi)mv1V%-/弓T2在第二個(gè)半圓內(nèi)P=- f拠-為）在第三個(gè)半圓內(nèi)73 _在第 n n 個(gè)半圓內(nèi)WV3厶4 -節(jié)令二V5得乜 G，即在第 8 8 個(gè)半圓內(nèi)線還未斷，n n 取

17、8 8，經(jīng)歷的時(shí)間為VV2【模擬試題】1.1.關(guān)于互成角度（不為零度和180180 的一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A.A.定是直線運(yùn)動(dòng)B.B. 定是曲線運(yùn)動(dòng)C.C. 可能是直線，也可能是曲線運(yùn)動(dòng)D.D. 以上答案都不對(duì)2.2. 一架飛機(jī)水平勻速飛行，從飛機(jī)上每隔1s1s 釋放一個(gè)鐵球，先后釋放4 4 個(gè)，若不計(jì)空氣阻力，則這 4 4 個(gè)球（）A.A. 在空中任何時(shí)刻總是排列成拋物線，它們的落地點(diǎn)是等間距的B.B. 在空中任何時(shí)刻總是排列成拋物線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的C.C. 在空中任何時(shí)刻總是在飛機(jī)的正下方排列成豎直直線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的D.D

18、. 在空中任何時(shí)刻總是在飛機(jī)的正下方排列成豎直直線，它們的落地點(diǎn)是等間距的3.3. 圖 1 1 中所示為一皮帶傳動(dòng)裝置，右輪的半徑為r r，a a 是它邊緣上的一點(diǎn)，左側(cè)是一輪軸，大輪的半徑為4 4 廠，小輪的半徑為 2 2 廠、&點(diǎn)在小輪上，到小輪中心的距離為嚴(yán)。亡點(diǎn)和 詔點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上。若在傳動(dòng)過程中，皮帶不打滑。則（）A.A. a a 點(diǎn)與 b b 點(diǎn)的線速度大小相等B.B. a a 點(diǎn)與 b b 點(diǎn)的角速度大小相等C.C. a a 點(diǎn)與 c c 點(diǎn)的線速度大小相等D.D. a a 點(diǎn)與 d d 點(diǎn)的周期大小相等4.4.在抗洪搶險(xiǎn)中，戰(zhàn)士駕駛摩托艇救人，假設(shè)江岸是平

19、直的，洪水沿江向下游流去，水流速度為 力，摩托艇在靜水中的航速為叫，戰(zhàn)士救人的地點(diǎn)A A 離岸邊最近處 0 0 的距離為d d,如戰(zhàn)士想在最短時(shí)間內(nèi)將人送上岸，則摩托艇登陸的地點(diǎn)離0 0 點(diǎn)的距離為（）5.5.火車軌道在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌，其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度確定。若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛速度為 V V，則下列說法中正確的是（）1當(dāng)以卩的速度通過此彎路時(shí)，火車重力與軌道面支持力的合力提供向心力2當(dāng)以 F F 的速度通過此彎路時(shí)，火車重力、軌道面支持力和外軌對(duì)輪緣彈力的合力提 供向心力3當(dāng)速度大于 v v 時(shí)，輪緣擠壓外軌4當(dāng)速度小于 v v 時(shí)，輪緣擠壓外軌A.A. B.B. C.C. D

20、.D.6.6.在做研究平拋物體的實(shí)驗(yàn)”時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)， 通過描點(diǎn)法畫小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡， 下面列出了一些操作要求， 將你認(rèn)為正確的 選項(xiàng)前面的字母填在橫線上：。A.A.通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B.B.每次釋放小球的位置必須不同C.C. 每次必須由靜止釋放小球D D 記錄小球位置用的木條（凹槽）每次必須嚴(yán)格地等距離下降E.E. 小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙（或方格紙）相接觸F.F. 將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線7.7.試根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)測(cè)量彈射器彈丸出射初速的實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材：彈射 器（含彈丸，見圖 2 2 所示）：鐵架臺(tái)（帶有夾具）；米尺。（1 1） 在安裝彈射器時(shí)應(yīng)注重：；（2 2） 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的量是：；（3 3） 由于彈射器每次射出的彈丸初速不可能完全相等，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是：；（4 4）計(jì)算公式：_8.8. 在一次飛車過黃河”的表演中，汽車在空中飛經(jīng)最高點(diǎn)后在對(duì)岸著地。 已知汽車從最 高點(diǎn)到著地經(jīng)歷時(shí)間為 f f 二-站，兩點(diǎn)間的水平距離為s=3。忽略空氣阻力，則最高 點(diǎn)與著地點(diǎn)間的高度差約為 _ _m m，在最高點(diǎn)時(shí)的速度約為 _m/s_m/s。9.9. 玻璃生產(chǎn)線上，寬 9m9m 的成型