創(chuàng)新設(shè)計(jì)浙江鴨2018版高考物理總復(fù)習(xí)第4章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與航天第2課時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度向心力課件

1、第第2課時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度向心力課時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度向心力基礎(chǔ)過關(guān)基礎(chǔ)過關(guān)1.勻速圓周運(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(zhǎng)長(zhǎng)_，就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。，就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(2)特點(diǎn)：加速度大小特點(diǎn)：加速度大小_，方向始終指向，方向始終指向_，是變加速，是變加速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。(3)條件：合外力大小條件：合外力大小_、方向始終與、方向始終與_方向垂直且指方向垂直且指向圓心。向圓心?？键c(diǎn)一勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述的物理量考點(diǎn)一勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述的物理量(d/d)相等相等不變不變圓心圓心不變不變速度速度2.描述圓周運(yùn)動(dòng)的物

2、理量描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量主要有線速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速等，現(xiàn)比較如下描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量主要有線速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速等，現(xiàn)比較如下表：表： 定義、意義公式、單位線速度(v)描述圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)_的物理量是矢量，方向和半徑垂直，和圓周相切v _單位：m/s角速度()描述物體繞圓心_的物理量中學(xué)不研究其方向 _單位：rad/s快慢快慢轉(zhuǎn)動(dòng)快慢轉(zhuǎn)動(dòng)快慢周期(T)和轉(zhuǎn)速(n)或頻率(f)周期是物體沿圓周運(yùn)動(dòng)_的時(shí)間轉(zhuǎn)速是物體單位時(shí)間轉(zhuǎn)過的_，也叫頻率T單位：sn的單位：r/s、r/min，f的單位：Hz一周一周圈數(shù)圈數(shù)【過關(guān)演練】【過關(guān)演練】1.(2015浙江浙

3、江7月學(xué)考月學(xué)考)如圖所示，吊扇工作時(shí)，關(guān)于同一扇葉上如圖所示，吊扇工作時(shí)，關(guān)于同一扇葉上A、B兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是()A.周期相同周期相同 B.線速度相同線速度相同C.轉(zhuǎn)速不相同轉(zhuǎn)速不相同 D.角速度不相同角速度不相同答案答案A2.(2013浙江浙江6月學(xué)考月學(xué)考)如圖所示，小強(qiáng)正在如圖所示，小強(qiáng)正在蕩秋千。關(guān)于繩上蕩秋千。關(guān)于繩上a點(diǎn)和點(diǎn)和b點(diǎn)的線速度和角點(diǎn)的線速度和角速度，下列關(guān)系正確的是速度，下列關(guān)系正確的是()A.vavb B.vavbC.ab D.ab解析解析繩子繞繩子繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，ab，rarb，由，由vr知，知，var，M點(diǎn)為點(diǎn)

4、為O輪邊緣上的一點(diǎn)，輪邊緣上的一點(diǎn)，N點(diǎn)為點(diǎn)為O輪上的任意一輪上的任意一點(diǎn)，當(dāng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)，當(dāng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，(設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不打滑設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不打滑)則則()A.M點(diǎn)的向心加速度一定大于點(diǎn)的向心加速度一定大于N點(diǎn)的向心加速度點(diǎn)的向心加速度B.M點(diǎn)的向心加速度一定等于點(diǎn)的向心加速度一定等于N點(diǎn)的向心加速度點(diǎn)的向心加速度C.M點(diǎn)的向心加速度可能小于點(diǎn)的向心加速度可能小于N點(diǎn)的向心加速度點(diǎn)的向心加速度D.M點(diǎn)的向心加速度可能等于點(diǎn)的向心加速度可能等于N點(diǎn)的向心加速度點(diǎn)的向心加速度答案答案A3.如圖所示，質(zhì)量相等的如圖所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體放在兩物體放在圓盤上，到圓心的距離之比是圓盤上，到圓心

5、的距離之比是23，圓，圓盤繞圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩物體相對(duì)盤繞圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩物體相對(duì)圓盤靜止，圓盤靜止，a、b兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力之比是心力之比是()A.11 B.32C.23 D.94解析解析a、b隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，由隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，由Fm2r可知，兩物可知，兩物體的向心力與運(yùn)動(dòng)半徑成正比，體的向心力與運(yùn)動(dòng)半徑成正比，C正確。正確。答案答案C答案答案A5.如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和和B緊貼著內(nèi)壁

6、分別緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說法中正確的在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說法中正確的是是()A.A球的角速度等于球的角速度等于B球的角速度球的角速度B.A球的線速度大于球的線速度大于B球的線速度球的線速度C.A球的運(yùn)動(dòng)周期小于球的運(yùn)動(dòng)周期小于B球的運(yùn)動(dòng)周期球的運(yùn)動(dòng)周期D.A球?qū)ν脖诘膲毫Υ笥谇驅(qū)ν脖诘膲毫Υ笥贐球?qū)ν脖诘膲毫η驅(qū)ν脖诘膲毫Υ鸢复鸢窧6.如圖所示，如圖所示，“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過相質(zhì)量相等，通過相同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影

7、響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是()A.A的速度比的速度比B的大的大B.A與與B的向心加速度大小相等的向心加速度大小相等C.懸掛懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等的纜繩與豎直方向的夾角相等D.懸掛懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛的纜繩所受的拉力比懸掛B的小的小答案答案D【方法總結(jié)】【方法總結(jié)】對(duì)向心力的三點(diǎn)注意對(duì)向心力的三點(diǎn)注意(1)向心力是按效果命名的，不是物體實(shí)際受到的力，受力分析時(shí)，向心力是按效果命名的，不是物體實(shí)際受到的力，受力分析時(shí)，不能在受力示意圖上畫出向心力；不能在受力示意圖上畫出向心力；(2)向心力可以是某

8、種性質(zhì)的力單獨(dú)提供，也可以是幾個(gè)不同性質(zhì)向心力可以是某種性質(zhì)的力單獨(dú)提供，也可以是幾個(gè)不同性質(zhì)的力共同提供；的力共同提供；(3)向心力只產(chǎn)生向心加速度，與物體的實(shí)際加速度不一定相同。向心力只產(chǎn)生向心加速度，與物體的實(shí)際加速度不一定相同?；A(chǔ)過關(guān)基礎(chǔ)過關(guān)一、離心運(yùn)動(dòng)一、離心運(yùn)動(dòng)1.定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受的合外力突然消失或不定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受的合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)足以提供圓周運(yùn)動(dòng)_的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，即離心運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)，即離心運(yùn)動(dòng)。2.受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)當(dāng)當(dāng)F供供_時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)當(dāng)F

9、供供0時(shí)，物體沿時(shí)，物體沿_飛出；飛出；當(dāng)當(dāng)F供供_時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心。時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心。所需向心力所需向心力m2r切線方向切線方向m2r考點(diǎn)三生活中的圓周運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)三生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(c/)二、圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析二、圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析1.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)(1)汽車過弧形橋汽車過弧形橋特點(diǎn)：重力和橋面支持力的特點(diǎn)：重力和橋面支持力的_提供向心力。提供向心力。(2)水流星、繩球模型、內(nèi)軌道水流星、繩球模型、內(nèi)軌道(3)輕桿模型、管軌道輕桿模型、管軌道2.火車轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎特點(diǎn)：重力與支持力的特點(diǎn)：重力與支持力的_提供向心力。提供向心力。(火車按設(shè)計(jì)速度轉(zhuǎn)火車按設(shè)計(jì)速度轉(zhuǎn)彎，

10、否則將擠壓內(nèi)軌或外軌彎，否則將擠壓內(nèi)軌或外軌)合力合力合力合力【過關(guān)演練】【過關(guān)演練】1.如圖所示，洗衣機(jī)的脫水桶把濕衣服甩干，利用了如圖所示，洗衣機(jī)的脫水桶把濕衣服甩干，利用了()A.自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)B.離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)C.平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)D.勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)答案答案B答案答案B要點(diǎn)突破要點(diǎn)突破要點(diǎn)一求解生活中的圓周運(yùn)動(dòng)問題的關(guān)鍵要點(diǎn)一求解生活中的圓周運(yùn)動(dòng)問題的關(guān)鍵構(gòu)建物理模型構(gòu)建物理模型1.火車轉(zhuǎn)彎模型的解題策略火車轉(zhuǎn)彎模型的解題策略(1)對(duì)火車轉(zhuǎn)彎問題一定要搞清合力的方向，指向圓心方向的合對(duì)火車轉(zhuǎn)彎問題一定要搞清合力的方向，指向圓心方向的合外力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，

11、方向指向水平面內(nèi)的圓心；外力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，方向指向水平面內(nèi)的圓心；(2)彎道兩軌在同一水平面上時(shí)，向心力由外軌對(duì)輪緣的擠壓力彎道兩軌在同一水平面上時(shí)，向心力由外軌對(duì)輪緣的擠壓力提供；提供；(3)當(dāng)外軌高于內(nèi)軌時(shí)，向心力由火車的重力和鐵軌的支持力以當(dāng)外軌高于內(nèi)軌時(shí)，向心力由火車的重力和鐵軌的支持力以及內(nèi)、外軌對(duì)輪緣的擠壓力的合力提供，這還與火車的速度大及內(nèi)、外軌對(duì)輪緣的擠壓力的合力提供，這還與火車的速度大小有關(guān)。小有關(guān)。2.汽車過拱橋模型汽車過拱橋模型(1)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車的加速度方向豎直向上，處于超重過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車的加速度方向豎直向上，處于超重狀態(tài)，為使對(duì)橋壓力不超

12、出最大承受力，汽車有最大行駛速度狀態(tài)，為使對(duì)橋壓力不超出最大承受力，汽車有最大行駛速度限制；限制；(2)應(yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)，應(yīng)取加速度方向?yàn)檎较颍粦?yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)，應(yīng)取加速度方向?yàn)檎较颍?3)汽車對(duì)橋的壓力與橋?qū)ζ嚨闹С至κ亲饔昧εc反作用力。汽車對(duì)橋的壓力與橋?qū)ζ嚨闹С至κ亲饔昧εc反作用力。3.豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)處的受力特點(diǎn)及分類豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)處的受力特點(diǎn)及分類分三種情況進(jìn)行討論，如圖所示。分三種情況進(jìn)行討論，如圖所示。(1)彈力只可能向下，如繩拉球。彈力只可能向下，如繩拉球。(2)彈力只可能向上，如車過橋。彈力只可能向上，如車過橋。答案答案A要點(diǎn)二離心運(yùn)動(dòng)要

13、點(diǎn)二離心運(yùn)動(dòng)關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)的條件，如圖所示。關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)的條件，如圖所示。(1)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)合外力消失時(shí)，它就以這一時(shí)刻的線做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)合外力消失時(shí)，它就以這一時(shí)刻的線速度沿切線方向飛出去；速度沿切線方向飛出去；(2)當(dāng)合外力突然減小為某一值時(shí)，物體將會(huì)在切線方向與圓周當(dāng)合外力突然減小為某一值時(shí)，物體將會(huì)在切線方向與圓周之間做離心運(yùn)動(dòng)。之間做離心運(yùn)動(dòng)?！纠纠?】 下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法正確的是下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法正確的是()A.當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)發(fā)生離心現(xiàn)象當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)發(fā)生離心現(xiàn)象B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失后，做勻速圓

14、周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失后，物體將做背離圓心的圓周運(yùn)動(dòng)物體將做背離圓心的圓周運(yùn)動(dòng)C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失后，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失后，物體將沿切線做直線運(yùn)動(dòng)物體將沿切線做直線運(yùn)動(dòng)D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失后，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失后，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)物體將做曲線運(yùn)動(dòng)解析解析物體只要受到力，必有施力物體，但物體只要受到力，必有施力物體，但“離心力離心力”是沒有是沒有施力物體的，故所謂的離心力是不存在的，只要向心力不足，施力物體的，故所謂的離心力是不存在的，只要向心力

15、不足，物體就做離心運(yùn)動(dòng)，故物體就做離心運(yùn)動(dòng)，故A選項(xiàng)錯(cuò)；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)選項(xiàng)錯(cuò)；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)所受的一切力都突然消失后，物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故所受的一切力都突然消失后，物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故B、D選項(xiàng)錯(cuò)，選項(xiàng)錯(cuò)，C選項(xiàng)對(duì)。選項(xiàng)對(duì)。答案答案C精練題組精練題組1.一輛載重卡車，在丘陵地上以不變的速率行駛，地形如圖所示。一輛載重卡車，在丘陵地上以不變的速率行駛，地形如圖所示。由于輪胎已舊，途中爆了胎。你認(rèn)為在圖中由于輪胎已舊，途中爆了胎。你認(rèn)為在圖中A、B、C、D四處四處中，爆胎的可能性最大的一處是中，爆胎的可能性最大的一處是()A.A處處 B.B處處 C.C處處 D.D處處解

16、析解析在在A處，地面對(duì)輪胎的作用力大小等于卡車的重力；在處，地面對(duì)輪胎的作用力大小等于卡車的重力；在B處，卡車做圓周運(yùn)動(dòng)，加速度方向豎直向上，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)處，卡車做圓周運(yùn)動(dòng)，加速度方向豎直向上，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得知，卡車處于超重狀態(tài)，地面對(duì)卡車的作用力大于其重定律得知，卡車處于超重狀態(tài)，地面對(duì)卡車的作用力大于其重力；在力；在C處，卡車做圓周運(yùn)動(dòng)，加速度方向豎直向下，根據(jù)牛處，卡車做圓周運(yùn)動(dòng)，加速度方向豎直向下，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得知，卡車處于失重狀態(tài)，地面對(duì)卡車的作用力小頓運(yùn)動(dòng)定律得知，卡車處于失重狀態(tài)，地面對(duì)卡車的作用力小于其重力；在于其重力；在D處，地面對(duì)卡車的作用力等于重力垂直于斜面處，地

17、面對(duì)卡車的作用力等于重力垂直于斜面向下的分力，也小于重力。故可知，在向下的分力，也小于重力。故可知，在B處，卡車受到地面的處，卡車受到地面的作用力最大，最容易爆胎，故選項(xiàng)作用力最大，最容易爆胎，故選項(xiàng)B正確，正確，A、C、D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案B2.游客乘坐過山車，在圓弧軌道最低點(diǎn)處獲得的向心加速度達(dá)到游客乘坐過山車，在圓弧軌道最低點(diǎn)處獲得的向心加速度達(dá)到20 m/s2，g取取10 m/s2。那么此位置座椅對(duì)游客的作用力相當(dāng)于游。那么此位置座椅對(duì)游客的作用力相當(dāng)于游客重力的客重力的()A.1倍倍 B.2倍倍 C.3倍倍 D.4倍倍答案答案C答案答案B解析解析小球沿管道上升到最高點(diǎn)的速度可以為零，故小球沿管道上升到最高點(diǎn)的速度可以為零，故A、B均錯(cuò)誤；均錯(cuò)誤；小球在水平線小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由外側(cè)管壁對(duì)小球的作用以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由外側(cè)管壁對(duì)小球的作用力力FN與小球重力在背離圓心方向的分力與小球重力在背離圓心方向的分力Fmg的合力提供向心力，的合力提供向心力，即即FNFmgma，因此，外側(cè)管