高中物理圓周運動規(guī)律的應(yīng)用課件

圓周運動的規(guī)律及其應(yīng)用1.描述圓周運動的各物理量間的關(guān)系物理建?！柏Q直平面內(nèi)圓周運動的輕繩、輕桿〞模型素養(yǎng)提升熱點突破2.勻速圓周運動中的動力學(xué)問題本講概要圓周運動的規(guī)律及其應(yīng)用

高考真題熱點1

描述圓周運動的各物理量間的關(guān)系疑點詮釋?v、ω、T、f、a、r各量間的關(guān)系當(dāng)r一定時,v與ω成正比;當(dāng)ω一定時,v與r成正比;當(dāng)v一定時,ω與r成反比.在v一定時,a與r成反比;在ω一定時,a與r成正比.＝ω2r＝ωv

典例剖析【典例1】如圖示為皮帶傳動裝置,右輪的半徑為r,a是它邊緣上的一點,左側(cè)是一輪軸,大輪的半徑是4r，小輪的半徑是2r，b點在小輪上,到小輪中心的距離為r，c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上，假設(shè)在傳動過程中皮帶不打滑,那么().A．a(chǎn)點和b點的線速度大小相等B．a(chǎn)點和b點的角速度大小相等C．a(chǎn)點和c點的線速度大小相等D．a(chǎn)點和d點的向心加速度大小相等ra2rrbcd4r審題析疑1、皮帶傳動問題中，兩輪邊緣及皮帶上各點線速度大小有何關(guān)系？3、描述a、b、c、d各點圓周運動的物理量中，有哪些物理量相等？2、同軸轉(zhuǎn)動的物體上，各點的角速度有何關(guān)系？解析顯隱常見的三種傳動方式及特點跟蹤短訓(xùn)規(guī)律方法1．皮帶傳動：甲、乙圖說明,皮帶與兩輪之間無相對滑動時,兩輪邊緣線速度大小相等,即vA＝vB.2．摩擦傳動：丙圖所示,兩輪邊緣接觸,接觸點無打滑現(xiàn)象時,兩輪邊緣線速度大小相等,即vA＝vB.3．同軸傳動：丁圖可知,兩輪共軸轉(zhuǎn)動,它們的角速度大小相等,即ωA＝ωB.AB甲AB乙AB丁丙AB【跟蹤短訓(xùn)】1.如圖4－3－5所示是一個玩具陀螺，a、b和c是陀螺外表上的三個點，當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度ω穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，以下表述正確的選項是()A．a(chǎn)、b和c三點的線速度大小相等B．b、c兩點的線速度始終相同C．b、c兩點的角速度比a點的大D．b、c兩點的加速度比a點的大解析當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度ω穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，a、b和c三點的角速度相同，a半徑小，線速度要比b、c的小，A、C錯；b、c兩點的線速度大小始終相同，但方向不相同，B錯；由a＝ω2r可得b、c兩點的加速度比a點的大，D對．答案D熱點2勻速圓周運動中的動力學(xué)問題1．向心力的來源疑點詮釋?2．向心力確實定(1)確定圓周運動軌道所在的平面，確定圓心的位置．幾個力的合力某個力的分力重力彈力摩擦力(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．向心力充當(dāng)是按力的作用效果命名的注意：在受力分析中要防止再另外添加一個向心力【典例2】(20xx·重慶卷,8)如圖示,半徑為R的半球形陶罐,固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺上,轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對稱軸OO′重合.轉(zhuǎn)臺以一定角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),一質(zhì)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(zhuǎn)動且相對罐壁靜止,它和O點的連線與OO′之間的夾角θ為60°,重力加速度大小為g.(1)假設(shè)ω＝ω0，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求ω0；(2)假設(shè)ω＝(1±k)ω0，且0＜k?1，求小物塊受到的摩擦力大小和方向．典例剖析審題設(shè)疑1、ω＝ω0時，小物塊運動圓心位置在哪里？受幾個力作用？如何確定其向心力大小與方向？2、ω＝(1＋k)ω0時,ω>ω0，小物塊所需向心力增大,所受各力如何變化？摩擦力方向如何?FNF合θmgFf3、ω＝(1－k)ω0時,ω<ω0，小物塊所需向心力減小,它所受各力又如何變化？摩擦力方向又如何?轉(zhuǎn)解析轉(zhuǎn)原題圓周運動問題的解題步驟跟蹤短訓(xùn)規(guī)律總結(jié)確定研究對象確定軌道平面、圓心、半徑受力分析,明確向心力的來源據(jù)牛頓運動定律及向心力公式列方程求解有時對結(jié)果進行必要的討論【跟蹤短訓(xùn)】2．鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的．彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)、外軌高度差h的設(shè)計不僅與r有關(guān)．還與火車在彎道上的行駛速度v有關(guān)．以下說法正確的選項是()． A．速率v一定時，r越小，要求h越大 B．速率v一定時，r越大，要求h越大 C．半徑r一定時，v越小，要求h越大 D．半徑r一定時，v越大，要求h越大答案AD物理建模“豎直平面內(nèi)圓周運動的繩、桿”模型

【典例】如圖示,20xx年8月7日倫敦奧運會體操男子單桿決賽,荷蘭選手宗德蘭德榮獲冠軍.假設(shè)他的質(zhì)量為60kg,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動.此過程中,運發(fā)動到達最低點時手臂受的總拉力至少約為(忽略空氣阻力，g＝10m/s2)()A．600NB．2400NC．3000ND．3600N審題設(shè)疑1、此運發(fā)動的運動屬于什么類型圓周運動？2、運發(fā)動的運動過程遵從什么物理規(guī)律?3、如何選擇狀態(tài)及過程列方程解答問題？豎直面內(nèi)圓周運動的桿模型牛頓第二定律和機械能守恒定律轉(zhuǎn)解析轉(zhuǎn)原題豎直面內(nèi)圓周運動的求解思路即學(xué)即練規(guī)律總結(jié)(1)定模型：判斷

輕繩模型或者

輕桿模型(2)確定臨界點：輕繩模型能否通過最高點的臨界點輕桿模型FN表現(xiàn)為支持力還是拉力的臨界點．(3)研究狀態(tài)：只涉及最高點和最低點的運動情況．(4)受力分析：在最高點或最低點進行受力分析，由牛頓第二定律列方程，F(xiàn)合＝F向．(5)過程分析：應(yīng)用動能定理或機械能守恒定律將初、末兩個狀態(tài)聯(lián)系起來列方程.即學(xué)即練解析因輕桿既可以提供拉力又可以提供支持力，所以在最高點桿所受彈力可以為零，A對；在最高點彈力也可以與重力等大反向，小球最小速度為零，B錯；隨著速度增大，桿對球的作用力可以增大也可以減小，C、D錯．答案A【變式跟蹤】如下圖，M為固定在水平桌面上的有缺口的方形木塊，abcd為半徑是R的四分之三光滑圓弧形軌道，a為軌道的最高點，de面水平且有一定長度．今將質(zhì)量為m的小球在d點的正上方高為h處由靜止釋放，讓其自由下落到d處切入軌道內(nèi)運動，不計空氣阻力，那么〔〕A．只要h大于R，釋放后小球就能通過a點B．只要改變h的大小，就能使小球通過a點后，既可能落回軌道內(nèi)，又可能落到de面上C．無論怎樣改變h的大小，都不可能使小球通過a點后落回軌道內(nèi)D．調(diào)節(jié)h的大小，可以使小球飛出de面之外〔即e的右側(cè)〕要使小球到達最高點a，那么在最高點小球速度最小時有mg=mv2/R，得最小速度v=，由機械能守恒定律得mg(h–R)=mv2/2，得h=3R/2，即h必須大于或等于3R/2，小球才能通過a點，A錯誤；小球假設(shè)能到達a點，并從a點以最小速度平拋，有R=g