2024版新教材高考物理全程一輪總復(fù)習(xí)第四章曲線運(yùn)動(dòng)第3講圓周運(yùn)動(dòng)課件

第3講圓周運(yùn)動(dòng)課

程

標(biāo)

準(zhǔn)會(huì)用線速度、角速度、周期描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)．知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的大小和方向．探究影響向心力大小的因素．能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．了解生產(chǎn)生活中的離心現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因．

素

養(yǎng)

目

標(biāo)物理觀念：知道描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量的概念．科學(xué)思維：(1)掌握線速度、角速度、向心加速度的公式并能靈活應(yīng)用．(2)會(huì)分析圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源，掌握?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問題的分析方法．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)生活實(shí)例，培養(yǎng)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力．必備知識(shí)·自主落實(shí)關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破必備知識(shí)·自主落實(shí)一、圓周運(yùn)動(dòng)及其描述1．勻速圓周運(yùn)動(dòng)：(1)定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若在任意相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)________，就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)．實(shí)質(zhì)是勻速率圓周運(yùn)動(dòng)(2)速度特點(diǎn)：速度的大小________．方向始終與半徑垂直．相等不變2．描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量：物理量定義、意義公式、單位線速度描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體沿圓弧運(yùn)動(dòng)______的物理量(v)角速度描述物體繞圓心________的物理量(ω)快慢m/s轉(zhuǎn)動(dòng)快慢rad/s周期物體沿圓周運(yùn)動(dòng)________的時(shí)間(T)向心加速度(1)描述速度______變化快慢的物理量(an)(2)方向指向________一周s方向圓心rω2m/s2

方向大小mrω2圓心合力分力三、離心現(xiàn)象1．定義：做________運(yùn)動(dòng)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，所做的逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)．2．受力特點(diǎn)(1)當(dāng)Fn＝mω2r時(shí)，物體做勻速________運(yùn)動(dòng)．(2)當(dāng)Fn＝0時(shí)，物體沿________方向飛出．(3)當(dāng)Fn＜mω2r時(shí)，物體逐漸________圓心，做離心運(yùn)動(dòng)．(4)當(dāng)Fn＞mω2r時(shí)，物體將逐漸________圓心，做近心運(yùn)動(dòng)．圓周向心力圓周切線遠(yuǎn)離靠近走進(jìn)生活如圖所示為一種叫“魔盤”的娛樂設(shè)施．最初當(dāng)“魔盤”轉(zhuǎn)速較小時(shí)，人隨“魔盤”一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)“魔盤”的轉(zhuǎn)速逐漸增大時(shí)，離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的人最先滑向“魔盤”的邊緣，則(1)當(dāng)“魔盤”轉(zhuǎn)速較小且勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，而“魔盤”上所有人都不滑動(dòng)時(shí)，所有人轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度都相同．(

)(2)若人都不打滑．離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的人，線速度越大．(

)(3)提供人隨“魔盤”轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力為靜摩擦力．(

)(4)在第(1)種情況下，所有人的向心力大小都相等．(

)(5)若人都不打滑，離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的人，向心加速度越大．(

)(6)隨“魔盤”轉(zhuǎn)速的增大，離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的人最先達(dá)到最大靜摩擦力．(

)√√√×√√關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破

例1

[2022·遼寧卷]2022年北京冬奧會(huì)短道速滑混合團(tuán)體2000米接力決賽中，我國(guó)短道速滑隊(duì)奪得中國(guó)隊(duì)在本屆冬奧會(huì)的首金．(1)如果把運(yùn)動(dòng)員起跑后進(jìn)入彎道前的過(guò)程看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．若運(yùn)動(dòng)員加速到速度v＝9m/s時(shí)，滑過(guò)的距離x＝15m．求加速度的大??；(2)如果把運(yùn)動(dòng)員在彎道滑行的過(guò)程看作軌道為半圓的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若甲、乙兩名運(yùn)動(dòng)員同時(shí)進(jìn)入彎道，滑行半徑分別為R甲＝8m、R乙＝9m，滑行速率分別為v甲＝10m/s，v乙＝11m/s，求甲、乙過(guò)彎道時(shí)的向心加速度大小之比，并通過(guò)計(jì)算判斷哪位運(yùn)動(dòng)員先出彎道．

針

對(duì)

訓(xùn)

練1．[2023·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)模擬]如圖是某電力機(jī)車雨刮器的示意圖，雨刮器由刮水片和雨刮臂連接而成，M、N為刮水片的兩個(gè)端點(diǎn)，P為刮水片與雨刮臂的連接點(diǎn)，雨刮臂繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，刮水片始終保持豎直，下列說(shuō)法正確的是(

)A．P點(diǎn)的線速度始終不變B．P點(diǎn)的向心加速度不變C．M、N兩點(diǎn)的線速度相同D．M、N兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期不同答案：C解析：雨刮臂繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，P點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，所以P點(diǎn)的線速度與向心加速度方向變化，故A、B錯(cuò)誤；由于刮水片始終保持豎直，即平動(dòng)，平動(dòng)物體可以看成質(zhì)點(diǎn)，所以刮水片各點(diǎn)的線速度與P點(diǎn)的相同，所以M、N兩點(diǎn)的線速度相同，故C正確；刮水片上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期相同，所以M、N兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期相同，故D錯(cuò)誤．

答案：B

3．如圖所示，自行車的大齒輪與小齒輪通過(guò)鏈條相連，小齒輪和后車輪共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪、小齒輪、后車輪的半徑分別為2r、r、4r，A、B、C分別是其邊緣上一點(diǎn)，它們加速度大小和周期之比分別是(

)A．1:2:1和1:2:2B．1:2:8和2:1:4C．1:2:8和2:1:1D．1:2:1和2:1:1答案：C

規(guī)律方法分析此類問題要“看”“找”“選”考點(diǎn)二勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問題1．受力特點(diǎn)(1)物體所受合外力大小不變，方向總是指向圓心．(2)合外力充當(dāng)向心力．2．圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題的分析思路

答案：ABD

考向2圓錐擺模型例3[2023·石家莊一模]智能呼啦圈輕便美觀，深受大眾喜愛，如圖甲，腰帶外側(cè)帶有軌道，將帶有滑輪的短桿穿入軌道，短桿的另一端懸掛一根帶有配重的輕繩，其簡(jiǎn)化模型如圖乙所示．可視為質(zhì)點(diǎn)的配重質(zhì)量為0.5kg，繩長(zhǎng)為0.5m，懸掛點(diǎn)P到腰帶中心點(diǎn)O的距離為0.2m．水平固定好腰帶，通過(guò)人體微小扭動(dòng)，使配重隨短桿做水平勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩子與豎直方向夾角為θ，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中腰帶可看成不動(dòng)，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，下列說(shuō)法正確的是(

)A．勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，配重受到的合力恒定不變B．若增大轉(zhuǎn)速，腰帶受到的合力變大C．當(dāng)θ穩(wěn)定在37°時(shí)，配重的角速度為5rad/sD．在θ由37°緩慢增加到53°的過(guò)程中，繩子對(duì)配重做正功答案：D

針

對(duì)

訓(xùn)

練4.[人教版必修二P32例題改編]分別用兩根長(zhǎng)度不同的細(xì)線懸掛兩個(gè)小球，細(xì)線上端固定在同一點(diǎn)，若兩個(gè)小球以相同的角速度繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，兩小球相對(duì)位置關(guān)系示意圖正確的是(

)答案：B

5．隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提高，近幾年來(lái)我國(guó)的公路網(wǎng)發(fā)展迅猛．在公路轉(zhuǎn)彎處，常采用外高內(nèi)低的斜面式彎道，這樣可以使車輛經(jīng)過(guò)彎道時(shí)不必大幅減速，從而提高通行能力且節(jié)約燃