2020選考物理-必修2-第四章-第2講-圓周運(yùn)動(dòng)課件

第2講圓周運(yùn)動(dòng)第2講圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)排查勻速圓周運(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(guò)的圓弧長(zhǎng)______，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。相等不變圓心不變速度知識(shí)排查勻速圓周運(yùn)動(dòng)1.定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若在相等的時(shí)角速度、線速度、向心加速度角速度、線速度、向心加速度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_____。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力mω2r3.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(lái)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。方向大小圓心合力分力1.作用效果：向心力產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的_____，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)。離心現(xiàn)象圓周運(yùn)動(dòng)向心力1.定義：做____________的物體，在所受合外力突然1.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) (1)汽車過(guò)弧形橋

特點(diǎn)：重力和橋面支持力的______提供向心力。 (2)水流星、繩球模型、內(nèi)軌道 (3)輕桿模型、管軌道2.火車轉(zhuǎn)彎

特點(diǎn)：重力與支持力的______提供向心力。(火車按設(shè)計(jì)速度轉(zhuǎn)彎，否則將擠壓內(nèi)軌或外軌)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)合力合力1.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)合力合力小題速練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)(

) (5)摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果超速會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，這是因?yàn)槟ν熊囀艿诫x心力作用(

) (6)火車轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的安全速率，內(nèi)軌會(huì)受到壓力(

) (7)在絕對(duì)光滑的水平面上汽車可以轉(zhuǎn)彎(

)

答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×

(6)√

(7)×小題速練1.思考判斷圖1A.A點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小相等B.B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圖1答案D答案D3.[人教版必修2·P25·T2拓展]如圖2所示，兩個(gè)圓錐內(nèi)壁光滑，豎直放置在同一水平面上，圓錐母線與豎直方向夾角分別為30°和60°，有A、B兩個(gè)質(zhì)量相同的小球在兩圓錐內(nèi)壁等高處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(

)圖23.[人教版必修2·P25·T2拓展]如圖2所示，兩個(gè)圓錐內(nèi)答案

C答案C勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述的物理量1.對(duì)公式v＝ωr的理解

當(dāng)r一定時(shí)，v與ω成正比；

當(dāng)ω一定時(shí)，v與r成正比；

當(dāng)v一定時(shí)，ω與r成反比。勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述的物理量1.對(duì)公式v＝ωr的理解3.兩種運(yùn)動(dòng)裝置的特點(diǎn) (1)同軸傳動(dòng)：如圖3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。圖33.兩種運(yùn)動(dòng)裝置的特點(diǎn)圖3(2)同帶傳動(dòng)：如圖4甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。圖4(2)同帶傳動(dòng)：如圖4甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)【典例1】

(2018·4月浙江選考)A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(如圖5)，在相同時(shí)間內(nèi)，它們通過(guò)的路程之比是4∶3，運(yùn)動(dòng)方向改變的角度之比是3∶2，則它們(

)A.線速度大小之比為4∶3B.角速度大小之比為3∶4C.圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為2∶1D.向心加速度大小之比為1∶2圖5【典例1】(2018·4月浙江選考)A、B兩艘快艇在湖面上答案A答案A1.自行車修理過(guò)程中，經(jīng)常要將自行車倒置，搖動(dòng)腳踏板檢查是否修好，如圖6所示，大齒輪邊緣上的點(diǎn)a、小齒輪邊緣上的點(diǎn)b和后輪邊緣上的點(diǎn)c都可視為在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則線速度最大的點(diǎn)是(

)圖61.自行車修理過(guò)程中，經(jīng)常要將自行車倒置，搖動(dòng)腳踏板檢查是否A.大齒輪邊緣上的點(diǎn)aB.小齒輪邊緣上的點(diǎn)bC.后輪邊緣上的點(diǎn)cD.a、b、c三點(diǎn)線速度大小相同解析a點(diǎn)與b點(diǎn)線速度大小相等，即va＝vb，b與c點(diǎn)角速度相等，即ωb＝ωc，又v＝rω，rb＜rc，所以vc＞vb＝va，即后輪邊緣上的C點(diǎn)線速度最大，故選項(xiàng)C正確。答案CA.大齒輪邊緣上的點(diǎn)a2.如圖7所示為A、B兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度a隨半徑r變化的曲線，由圖線可知(

)A.A物體的線速度大小不變B.A物體的角速度不變C.B物體的線速度大小不變D.B物體的角速度與半徑成正比圖7答案A2.如圖7所示為A、B兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度a隨半3.如圖8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(guò)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(wú)相對(duì)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。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(guò)程中的(

)圖8A.線速度大小之比為3∶2∶2B.角速度之比為3∶3∶2C.轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D.向心加速度大小之比為9∶6∶43.如圖8所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在答案D答案D1.向心力的來(lái)源 (1)向心力的方向沿半徑指向圓心。 (2)向心力來(lái)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。3.區(qū)分勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力不同 (1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受合外力指向圓心，合外力提供向心力。 (2)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受合外力不指向圓心。圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1.向心力的來(lái)源圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題【典例1】表演“飛車走壁”的演員騎著摩托車飛駛在光滑的圓臺(tái)形筒壁上，筒的軸線垂直于水平面，圓臺(tái)筒固定不動(dòng)?，F(xiàn)將圓臺(tái)筒簡(jiǎn)化為如圖9所示，若演員騎著摩托車，先后在A、B兩處緊貼著內(nèi)壁分別在圖中虛線所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是(

)A.A處的線速度大于B處的線速度B.A處的角速度大于B處的角速度C.A處對(duì)筒的壓力大于B處對(duì)筒的壓力D.A處的向心力大于B處的向心力圖9【典例1】表演“飛車走壁”的演員騎著摩托車飛駛在光滑的圓臺(tái)答案A 答案A “一、二、三、四”求解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題“一、二、三、四”求解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題【典例2】如圖10甲為游樂(lè)園中“空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上，繩子的下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋。若將人和座椅看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則可簡(jiǎn)化為如圖乙所示的物理模型，其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)繩長(zhǎng)l＝10m，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m＝60kg，轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d＝4.0m，轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)繩與豎直方向的夾角θ＝37°，不計(jì)空氣阻力及繩重，且繩不可伸長(zhǎng)，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)：【典例2】如圖10甲為游樂(lè)園中“空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的圖10(1)繩子拉力的大??；(2)轉(zhuǎn)盤角速度的大小。圖10(1)繩子拉力的大??；(2)根據(jù)牛頓第二定律有：mgtan37°＝mω2RR＝d＋lsin37°解析(1)如圖所示，對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受力分析：Fcos37°－mg＝0(2)根據(jù)牛頓第二定律有：解析(1)如圖所示，對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受1.(2016·4月浙江選考)如圖11為某中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在短道速滑比賽中勇奪金牌的精彩瞬間。假定此時(shí)他正沿圓弧形彎道勻速率滑行，則他(

)A.所受的合力為零，做勻速運(yùn)動(dòng)B.所受的合力恒定，做勻加速運(yùn)動(dòng)C.所受的合力恒定，做變加速運(yùn)動(dòng)D.所受的合力變化，做變加速運(yùn)動(dòng)解析勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線速度大小不變，方向改變；向心加速度大小不變，方向始終指向圓心；向心力大小不變，方向始終指向圓心。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。答案D圖111.(2016·4月浙江選考)如圖11為某中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在短道速2.如圖12所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體放在圓盤上，到圓心的距離之比是2∶3，圓盤繞圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩物體相對(duì)圓盤靜止，a、b兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力之比是(

)A.1∶1 B.3∶2C.2∶3 D.9∶4解析a、b隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，由F＝mω2r可知，兩物體的向心力與運(yùn)動(dòng)半徑成正比，C正確。答案C圖122.如圖12所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體放在圓盤上，到圓心的3.(2015·10月浙江選考)質(zhì)量為30kg的小孩坐在秋千板上，秋千板離系繩子的橫梁的距離是2.5m。小孩的父親將秋千板從最低點(diǎn)拉起1.25m高度后由靜止釋放，小孩沿圓弧運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，她對(duì)秋千板的壓力約為(

) A.0

B.200N C.600N D.1000N

解析

小孩從1.25m高度向下擺動(dòng)過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律知3.(2015·10月浙江選考)質(zhì)量為30kg的小孩坐在秋解得FN＝600N，由牛頓第三定律得小孩對(duì)秋千板的壓力FN′＝FN＝600N，選項(xiàng)C正確。答案C解得FN＝600N，4.如圖13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134.如圖13所示，用一根細(xì)繩一端系一個(gè)小球，另一端固定，給小答案

A答案A角度一水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例1.運(yùn)動(dòng)實(shí)例：圓錐擺、火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)等。2.問(wèn)題特點(diǎn)： (1)運(yùn)動(dòng)軌跡是圓且在水平面內(nèi)。 (2)向心力的方向水平，豎直方向合力為零。3.解決方法： (1)對(duì)研究對(duì)象受力分析，確定向心力的來(lái)源。 (2)確定圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑。 (3)應(yīng)用相關(guān)規(guī)律列方程求解。生活中的圓周運(yùn)動(dòng)角度一水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例1.運(yùn)動(dòng)實(shí)例：圓錐擺、火車轉(zhuǎn)【典例】

(2018·11月浙江選考)一質(zhì)量為2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛，路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104N，當(dāng)汽車經(jīng)過(guò)半徑為80m的彎道時(shí)，下列判斷正確的是(

)A.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力B.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)所需的向心力為1.4×104NC.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)汽車會(huì)發(fā)生側(cè)滑D.汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0m/s2圖14【典例】(2018·11月浙江選考)一質(zhì)量為2.0×103答案D答案D1.質(zhì)量為m的飛機(jī)以恒定速率v在空中水平盤旋，如圖15所示，其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，重力加速度為g，則此時(shí)空氣對(duì)飛機(jī)的作用力大小為(

)圖151.質(zhì)量為m的飛機(jī)以恒定速率v在空中水平盤旋，如圖15所示，答案

C答案C圖16圖16答案C答案C3.如圖17所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過(guò)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)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(

)A.A的速度比B的大B.A與B的向心加速度大小相等C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小圖173.如圖17所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通答案D答案D1.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(wèn)題，涉及知識(shí)面比較廣，既有臨界問(wèn)題，又有能量守恒的問(wèn)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(wèn)題只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的兩種情形。角度二豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)角度二豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)2.常見模型物理情景最高點(diǎn)無(wú)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(guò)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、等于零或向上受力示意圖2.常見模型物理情景最高點(diǎn)無(wú)支撐最高點(diǎn)有支撐實(shí)例球與繩連接、2020選考物理-必修2-第四章-第2講-圓周運(yùn)動(dòng)課件【典例】如圖18，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FN1，在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為FN2。重力加速度大小為g，則FN1－FN2的值為(

)圖18A.3mg

B.4mg

C.5mg D.6mg【典例】如圖18，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為m的小同時(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FN1′－FN2′＝6mg，由牛頓第三定律：FN1－FN2＝6mg，故選項(xiàng)D正確。答案D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F分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題的思路分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題的思路1.如圖19所示，過(guò)山車的軌道可視為豎直平面內(nèi)半徑為R的圓軌道。質(zhì)量為m的游客隨過(guò)山車一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)游客以速度v經(jīng)過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)(

)圖191.如圖19所示，過(guò)山車的軌道可視為豎直平面內(nèi)半徑為R的圓軌答案B答案B2.一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖20所示，則下列說(shuō)法正確的是(

)圖202.一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在答案A答案A3.男子體操運(yùn)動(dòng)員做“雙臂大回環(huán)”，用雙手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng)。如圖21所示，若運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為50kg，此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)手臂受的總拉力至少約為(忽略空氣阻力，g＝10m/s2)(

)圖21A.500N B.2000NC.2500N D.3000N3.男子體操運(yùn)動(dòng)員做“雙臂大回環(huán)”，用雙手抓住單杠，伸展身體答案C答案C圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題的分析與求解(不只是豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)中存在臨界問(wèn)題，其他許多問(wèn)題中也有臨界問(wèn)題)，一般都是先假設(shè)出某量達(dá)到最大或最小的臨界情況，進(jìn)而列方程求解。圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題的分析與求解(不只是豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)【典例】如圖22所示，質(zhì)量為m的木塊，用一輕繩拴著，置于很大的水平轉(zhuǎn)盤上，細(xì)繩穿過(guò)轉(zhuǎn)盤中央的細(xì)管，與質(zhì)量也為m的小球相連，木塊與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為其重力的μ倍(μ＝0.2)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω＝4rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要保持木塊與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止，木塊轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的范圍是多少？(g取10m/s2)。圖22【典例】如圖22所示，質(zhì)量為m的木塊，用一輕繩拴著，置于很解析由于轉(zhuǎn)盤以角速度ω＝4rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力為F＝mrω2。當(dāng)木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑取最小值時(shí)，其所受最大靜摩擦力與拉力方向相反，則有mg－μmg＝mrminω2，解得rmin＝0.5m；當(dāng)木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑取最大值時(shí)，其所受最大靜摩擦力與拉力方向相同，則有mg＋μmg＝mrmaxω2，解得rmax＝0.75m。因此，要保持木塊與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止，木塊轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的范圍是0.5m≤r≤0.75m。答案

0.5m≤r≤0.75m解析由于轉(zhuǎn)盤以角速度ω＝4rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此木塊做1.如圖23所示，甲、乙、丙三個(gè)物體放在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平粗糙圓臺(tái)上，甲的質(zhì)量為2m，乙、丙的質(zhì)量均為m，甲、乙離軸為R，丙離軸為2R，則當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)(設(shè)甲、乙、丙始終與圓臺(tái)保持相對(duì)靜止)(

)圖23A.甲物體的線速度比丙物體的線速度大B.乙物體的角速度比丙物體的角速度小C.甲物體的向心加速度比乙物體的向心加速度大D.乙物體受到的向心力比丙物體受到的向心力小1.如圖23所示，甲、乙、丙三個(gè)物體放在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平粗糙圓解析甲、乙、丙轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等，根據(jù)v＝ωr，且甲的半徑小于丙的半徑可知，甲物體的線速度比丙物體的線速度小，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)向心加速度a＝rω2，且甲、乙半徑相等可知，甲物體的向心加速度和乙物體的向心加速度相等，故C錯(cuò)誤；根據(jù)F＝mrω2知，甲、乙、丙的質(zhì)量之比為2∶1∶1，轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑之比為1∶1∶2，則向心力大小之比為2∶1∶2，所以乙物體受到的向心力比丙物體受到的向心力小，故D正確。答案

D解析甲、乙、丙轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等，根據(jù)v＝ωr，且甲的半2.如圖24所示，小球緊貼在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)，內(nèi)側(cè)壁半徑為R，小球半徑為r，則下列說(shuō)法正確的是(

)圖242.如圖24所示，小球緊貼在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)壁做圓周解析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；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)小球的作用力FN與小球重力在背離圓心方向的分力Fmg的合力提供向心力，即FN－Fmg＝ma，因此，外側(cè)管壁一定對(duì)小球有作用力，而內(nèi)側(cè)管壁無(wú)作用力，C正確；小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球受管壁的作用力情況與小球速度大小有關(guān)，D錯(cuò)誤。答案C解析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；2020選考物理-必修2-第四章-第2講-圓周運(yùn)動(dòng)課件第2講圓周運(yùn)動(dòng)第2講圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)排查勻速圓周運(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(guò)的圓弧長(zhǎng)______，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。相等不變圓心不變速度知識(shí)排查勻速圓周運(yùn)動(dòng)1.定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若在相等的時(shí)角速度、線速度、向心加速度角速度、線速度、向心加速度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_____。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力mω2r3.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(lái)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。方向大小圓心合力分力1.作用效果：向心力產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的_____，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)。離心現(xiàn)象圓周運(yùn)動(dòng)向心力1.定義：做____________的物體，在所受合外力突然1.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) (1)汽車過(guò)弧形橋

特點(diǎn)：重力和橋面支持力的______提供向心力。 (2)水流星、繩球模型、內(nèi)軌道 (3)輕桿模型、管軌道2.火車轉(zhuǎn)彎

特點(diǎn)：重力與支持力的______提供向心力。(火車按設(shè)計(jì)速度轉(zhuǎn)彎，否則將擠壓內(nèi)軌或外軌)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)合力合力1.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)合力合力小題速練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)(

) (5)摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果超速會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，這是因?yàn)槟ν熊囀艿诫x心力作用(

) (6)火車轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的安全速率，內(nèi)軌會(huì)受到壓力(

) (7)在絕對(duì)光滑的水平面上汽車可以轉(zhuǎn)彎(

)

答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×

(6)√

(7)×小題速練1.思考判斷圖1A.A點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度大小相等B.B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圖1答案D答案D3.[人教版必修2·P25·T2拓展]如圖2所示，兩個(gè)圓錐內(nèi)壁光滑，豎直放置在同一水平面上，圓錐母線與豎直方向夾角分別為30°和60°，有A、B兩個(gè)質(zhì)量相同的小球在兩圓錐內(nèi)壁等高處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(

)圖23.[人教版必修2·P25·T2拓展]如圖2所示，兩個(gè)圓錐內(nèi)答案

C答案C勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述的物理量1.對(duì)公式v＝ωr的理解

當(dāng)r一定時(shí)，v與ω成正比；

當(dāng)ω一定時(shí)，v與r成正比；

當(dāng)v一定時(shí)，ω與r成反比。勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述的物理量1.對(duì)公式v＝ωr的理解3.兩種運(yùn)動(dòng)裝置的特點(diǎn) (1)同軸傳動(dòng)：如圖3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。圖33.兩種運(yùn)動(dòng)裝置的特點(diǎn)圖3(2)同帶傳動(dòng)：如圖4甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。圖4(2)同帶傳動(dòng)：如圖4甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)【典例1】

(2018·4月浙江選考)A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(如圖5)，在相同時(shí)間內(nèi)，它們通過(guò)的路程之比是4∶3，運(yùn)動(dòng)方向改變的角度之比是3∶2，則它們(

)A.線速度大小之比為4∶3B.角速度大小之比為3∶4C.圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為2∶1D.向心加速度大小之比為1∶2圖5【典例1】(2018·4月浙江選考)A、B兩艘快艇在湖面上答案A答案A1.自行車修理過(guò)程中，經(jīng)常要將自行車倒置，搖動(dòng)腳踏板檢查是否修好，如圖6所示，大齒輪邊緣上的點(diǎn)a、小齒輪邊緣上的點(diǎn)b和后輪邊緣上的點(diǎn)c都可視為在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則線速度最大的點(diǎn)是(

)圖61.自行車修理過(guò)程中，經(jīng)常要將自行車倒置，搖動(dòng)腳踏板檢查是否A.大齒輪邊緣上的點(diǎn)aB.小齒輪邊緣上的點(diǎn)bC.后輪邊緣上的點(diǎn)cD.a、b、c三點(diǎn)線速度大小相同解析a點(diǎn)與b點(diǎn)線速度大小相等，即va＝vb，b與c點(diǎn)角速度相等，即ωb＝ωc，又v＝rω，rb＜rc，所以vc＞vb＝va，即后輪邊緣上的C點(diǎn)線速度最大，故選項(xiàng)C正確。答案CA.大齒輪邊緣上的點(diǎn)a2.如圖7所示為A、B兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度a隨半徑r變化的曲線，由圖線可知(

)A.A物體的線速度大小不變B.A物體的角速度不變C.B物體的線速度大小不變D.B物體的角速度與半徑成正比圖7答案A2.如圖7所示為A、B兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度a隨半3.如圖8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(guò)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(wú)相對(duì)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。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(guò)程中的(

)圖8A.線速度大小之比為3∶2∶2B.角速度之比為3∶3∶2C.轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D.向心加速度大小之比為9∶6∶43.如圖8所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在答案D答案D1.向心力的來(lái)源 (1)向心力的方向沿半徑指向圓心。 (2)向心力來(lái)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。3.區(qū)分勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力不同 (1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受合外力指向圓心，合外力提供向心力。 (2)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受合外力不指向圓心。圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1.向心力的來(lái)源圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題【典例1】表演“飛車走壁”的演員騎著摩托車飛駛在光滑的圓臺(tái)形筒壁上，筒的軸線垂直于水平面，圓臺(tái)筒固定不動(dòng)?，F(xiàn)將圓臺(tái)筒簡(jiǎn)化為如圖9所示，若演員騎著摩托車，先后在A、B兩處緊貼著內(nèi)壁分別在圖中虛線所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是(

)A.A處的線速度大于B處的線速度B.A處的角速度大于B處的角速度C.A處對(duì)筒的壓力大于B處對(duì)筒的壓力D.A處的向心力大于B處的向心力圖9【典例1】表演“飛車走壁”的演員騎著摩托車飛駛在光滑的圓臺(tái)答案A 答案A “一、二、三、四”求解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題“一、二、三、四”求解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題【典例2】如圖10甲為游樂(lè)園中“空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上，繩子的下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋。若將人和座椅看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則可簡(jiǎn)化為如圖乙所示的物理模型，其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)繩長(zhǎng)l＝10m，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m＝60kg，轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d＝4.0m，轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)繩與豎直方向的夾角θ＝37°，不計(jì)空氣阻力及繩重，且繩不可伸長(zhǎng)，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)：【典例2】如圖10甲為游樂(lè)園中“空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的圖10(1)繩子拉力的大??；(2)轉(zhuǎn)盤角速度的大小。圖10(1)繩子拉力的大小；(2)根據(jù)牛頓第二定律有：mgtan37°＝mω2RR＝d＋lsin37°解析(1)如圖所示，對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受力分析：Fcos37°－mg＝0(2)根據(jù)牛頓第二定律有：解析(1)如圖所示，對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受1.(2016·4月浙江選考)如圖11為某中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在短道速滑比賽中勇奪金牌的精彩瞬間。假定此時(shí)他正沿圓弧形彎道勻速率滑行，則他(

)A.所受的合力為零，做勻速運(yùn)動(dòng)B.所受的合力恒定，做勻加速運(yùn)動(dòng)C.所受的合力恒定，做變加速運(yùn)動(dòng)D.所受的合力變化，做變加速運(yùn)動(dòng)解析勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線速度大小不變，方向改變；向心加速度大小不變，方向始終指向圓心；向心力大小不變，方向始終指向圓心。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。答案D圖111.(2016·4月浙江選考)如圖11為某中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在短道速2.如圖12所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體放在圓盤上，到圓心的距離之比是2∶3，圓盤繞圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩物體相對(duì)圓盤靜止，a、b兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力之比是(

)A.1∶1 B.3∶2C.2∶3 D.9∶4解析a、b隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，由F＝mω2r可知，兩物體的向心力與運(yùn)動(dòng)半徑成正比，C正確。答案C圖122.如圖12所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體放在圓盤上，到圓心的3.(2015·10月浙江選考)質(zhì)量為30kg的小孩坐在秋千板上，秋千板離系繩子的橫梁的距離是2.5m。小孩的父親將秋千板從最低點(diǎn)拉起1.25m高度后由靜止釋放，小孩沿圓弧運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，她對(duì)秋千板的壓力約為(

) A.0

B.200N C.600N D.1000N

解析

小孩從1.25m高度向下擺動(dòng)過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律知3.(2015·10月浙江選考)質(zhì)量為30kg的小孩坐在秋解得FN＝600N，由牛頓第三定律得小孩對(duì)秋千板的壓力FN′＝FN＝600N，選項(xiàng)C正確。答案C解得FN＝600N，4.如圖13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134.如圖13所示，用一根細(xì)繩一端系一個(gè)小球，另一端固定，給小答案

A答案A角度一水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例1.運(yùn)動(dòng)實(shí)例：圓錐擺、火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)等。2.問(wèn)題特點(diǎn)： (1)運(yùn)動(dòng)軌跡是圓且在水平面內(nèi)。 (2)向心力的方向水平，豎直方向合力為零。3.解決方法： (1)對(duì)研究對(duì)象受力分析，確定向心力的來(lái)源。 (2)確定圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑。 (3)應(yīng)用相關(guān)規(guī)律列方程求解。生活中的圓周運(yùn)動(dòng)角度一水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例1.運(yùn)動(dòng)實(shí)例：圓錐擺、火車轉(zhuǎn)【典例】

(2018·11月浙江選考)一質(zhì)量為2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛，路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104N，當(dāng)汽車經(jīng)過(guò)半徑為80m的彎道時(shí)，下列判斷正確的是(

)A.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力B.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)所需的向心力為1.4×104NC.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)汽車會(huì)發(fā)生側(cè)滑D.汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0m/s2圖14【典例】(2018·11月浙江選考)一質(zhì)量為2.0×103答案D答案D1.質(zhì)量為m的飛機(jī)以恒定速率v在空中水平盤旋，如圖15所示，其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，重力加速度為g，則此時(shí)空氣對(duì)飛機(jī)的作用力大小為(

)圖151.質(zhì)量為m的飛機(jī)以恒定速率v在空中水平盤旋，如圖15所示，答案

C答案C圖16圖16答案C答案C3.如圖17所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過(guò)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)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(

)A.A的速度比B的大B.A與B的向心加速度大小相等C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小圖173.如圖17所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通答案D答案D1.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(wèn)題，涉及知識(shí)面比較廣，既有臨界問(wèn)題，又有能量守恒的問(wèn)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(wèn)題只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的兩種情形。角度二豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)角度二豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)2.常見模型物理情景最高點(diǎn)無(wú)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(guò)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、等于零或向上受力示意圖2.常見模型物理情景最高點(diǎn)無(wú)支撐最高點(diǎn)有支撐實(shí)例球與繩連接、2020選考物理-必修2-第四章-第2講-圓周運(yùn)動(dòng)課件【典例】如圖18，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FN1，在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為FN2。重力加速度大小為g，則FN1－FN2的值為(

)圖18A.3mg

B.4mg

C.5mg D.6mg【典例】如圖18，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為m的小同時(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FN1′－FN2′＝6mg，由牛頓第三定律：FN1－FN2＝6mg，故選項(xiàng)D正確。答案D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F分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題的思路分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題的思路1.如圖19所示，過(guò)山車的軌道可視為豎直平面內(nèi)半徑為R的圓軌道。質(zhì)量為m的游客隨過(guò)山車一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)游客以速度v經(jīng)過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)(

)圖191.如圖19所示，過(guò)山車的軌道可視為豎直平面內(nèi)半徑為R的圓軌答案B答案B2.一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖20所示，則下列說(shuō)法正確的是(

)圖202.一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在答案A答案A3.男子體操運(yùn)動(dòng)員做“雙臂大回環(huán)”，用雙手抓住單杠，伸展身體，以單杠為