適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第4章拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)第3講圓周運(yùn)動(dòng)課件

第3講圓周運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)一圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分圓周運(yùn)動(dòng)1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)

“勻速”指速率不變(1)定義:如果物體沿著圓周運(yùn)動(dòng),并且線(xiàn)速度的大小處處

,這種運(yùn)動(dòng)叫作勻速圓周運(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

快慢轉(zhuǎn)動(dòng)rad/s一周

方向ω2r√×研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.圓周運(yùn)動(dòng)各物理量間的關(guān)系

2.常見(jiàn)的三種傳動(dòng)方式及特點(diǎn)(1)皮帶傳動(dòng):如圖甲、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(xiàn)速度大小相等,即vA=vB。(2)摩擦傳動(dòng):如圖丙所示,兩輪邊緣接觸,接觸點(diǎn)無(wú)打滑現(xiàn)象時(shí),兩輪邊緣線(xiàn)速度大小相等,即vA=vB。(3)同軸傳動(dòng):如圖丁所示,兩輪固定在一起繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等,即ωA=ωB?？枷蛞粓A周運(yùn)動(dòng)基本物理量的關(guān)系典題1(2023湖北武漢模擬)剪紙藝術(shù)源遠(yuǎn)流長(zhǎng),經(jīng)久不衰,是中國(guó)民間藝術(shù)中的瑰寶。將如圖所示具有對(duì)稱(chēng)性的剪紙平放并固定在水平圓盤(pán)上,剪紙中心與圓盤(pán)中心重合,圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在暗室中用每秒閃光10次的頻閃光源照射圓盤(pán),暗室中靜止不動(dòng)的觀察者觀察到剪紙相對(duì)靜止,則圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速至少為(

)A.0.02r/s B.2r/sC.4r/s D.4π

r/sB考向二

三種傳動(dòng)方式及特點(diǎn)典題2

如圖甲所示,修正帶是通過(guò)兩個(gè)齒輪相互咬合進(jìn)行工作的,其原理可簡(jiǎn)化為圖乙所示的模型。A、B是小、大齒輪邊緣上的兩點(diǎn),C是大輪上的一點(diǎn)。若大輪半徑是小輪半徑的2倍,小輪中心到A點(diǎn)和大輪中心到C點(diǎn)的距離之比為2∶1,則A、B、C三點(diǎn)(

)A.線(xiàn)速度大小之比為4∶4∶1B.角速度之比為1∶1∶1C.轉(zhuǎn)速之比為2∶2∶1D.向心加速度大小之比為2∶1∶1A解析

A、B是小、大齒輪邊緣上的兩點(diǎn),可知vA=vB,又v=ωr,rA=rB,可得ωA=2ωB,由于B、C兩點(diǎn)都在大輪上,可知ωB=ωC,又v=ωr,rB=4rC,可得vB=4vC,則A、B、C三點(diǎn)線(xiàn)速度大小之比為vA∶vB∶vC=4∶4∶1,A、B、C三點(diǎn)角速度之比為ωA∶ωB∶ωC=2∶1∶1,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)角速度和轉(zhuǎn)速的關(guān)系ω=2πn,可知A、B、C三點(diǎn)轉(zhuǎn)速之比為nA∶nB∶nC=ωA∶ωB∶ωC=2∶1∶1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)向心加速度a=ω2r可知,A、B、C三點(diǎn)向心加速度大小之比為aA∶aB∶aC=8∶4∶1,選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？枷蛉?/p>

圓周運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題典題3(多選)如圖所示,直徑為d的豎直圓筒繞中心軸線(xiàn)以恒定的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一子彈以水平速度沿圓筒直徑方向從左側(cè)射入圓筒,從右側(cè)射穿圓筒后發(fā)現(xiàn)兩彈孔在同一豎直線(xiàn)上且相距為h,重力加速度為g,則(

)ACD考點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力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

。

3.方向:始終沿半徑方向指向

,時(shí)刻在改變,即向心力是一個(gè)變力。4.來(lái)源:物體所受合力一定指向圓心,全部提供向心力。特別提醒

非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的合力不指向圓心,切向合力改變速度大小,徑向合力提供向心力,改變速度方向。方向

大小mω2r圓心×√研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破圓周運(yùn)動(dòng)模型分析方法

考向一

錐擺模型典題4(多選)(2021河北卷)如圖所示,矩形金屬框MNQP豎直放置,其中MN、PQ足夠長(zhǎng),且PQ桿光滑。一根輕彈簧一端固定在M點(diǎn),另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球穿過(guò)PQ桿。金屬框繞MN軸分別以角速度ω和ω'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球均相對(duì)PQ桿靜止。若ω'>ω,則與以ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比,以ω'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(

)A.小球的高度一定降低B.彈簧彈力的大小一定不變C.小球?qū)U壓力的大小一定變大D.小球所受合外力的大小一定變大BD解析

對(duì)小球進(jìn)行受力分析,小球受到桿的彈力可能向右也可能向左。豎直方向上有kxsin

θ=mg,若x增大,則θ要減小,若x減小,則θ要增大才可以,而由幾何知識(shí)可知,x增大時(shí),θ也增大,所以小球的高度不變,彈簧彈力的大小一定不變,故A錯(cuò)誤,B正確;水平方向上設(shè)向左為正方向,則有kxcos

θ+FN=mω2R,因?yàn)棣?>ω,所以合外力大小F合'=mω'2R>mω2R,故D正確;又因?yàn)閗xcos

θ不變,所以FN'=mω'2R-kxcos

θ,其大小可能變大,可能變小,也可能不變,故C錯(cuò)誤。審題指導(dǎo)

關(guān)鍵詞句獲取信息其中MN、PQ足夠長(zhǎng)小球可以沿PQ桿任意上下移動(dòng)PQ桿光滑小球只受桿的彈力作用小球均相對(duì)PQ桿靜止小球隨PQ桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)易錯(cuò)警示

(1)未意識(shí)到小球在豎直方向上只受重力和彈簧彈力的豎直分力作用,且二力始終平衡;(2)未意識(shí)到桿對(duì)小球的彈力的方向可能向里,也可能向外。典題5(2024山西呂梁模擬)旋轉(zhuǎn)木馬可以簡(jiǎn)化為如圖所示的模型,a、b兩個(gè)小球分別用懸線(xiàn)懸于水平桿上的A、B兩點(diǎn),2lOA=lAB。裝置繞豎直桿穩(wěn)定勻速旋轉(zhuǎn)后,a、b在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),兩懸線(xiàn)與豎直方向的夾角分別為α、θ,則α、θ關(guān)系滿(mǎn)足(

)A.tan

θ=tan

α

B.tan

θ=3tan

αC.sin

θ=sin

α

D.sin

θ=3sin

αB解析

設(shè)OA段長(zhǎng)為L(zhǎng),OB段長(zhǎng)為3L,勻速旋轉(zhuǎn)小球到懸點(diǎn)的高度均為h,由于a、b兩球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同,且都滿(mǎn)足mgtan

φ=mω2r,則有考向二

轉(zhuǎn)彎模型典題6(多選)

(2024廣東廣州模擬)若將短道速滑運(yùn)動(dòng)員在彎道轉(zhuǎn)彎的過(guò)程看成在水平冰面上的一段勻速圓周運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)彎時(shí)冰刀嵌入冰內(nèi)從而使冰刀受與冰面夾角為θ(蹬冰角)的支持力,不計(jì)一切摩擦,彎道半徑為R,重力加速度為g。以下說(shuō)法正確的是(

)A.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力與重力大小相等B.運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎時(shí)速度的大小為C.若運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎速度變大,則需要減小蹬冰角D.運(yùn)動(dòng)員做勻速圓周運(yùn)動(dòng),他所受合外力保持不變BC考向三

圓盤(pán)模型典題7(多選)(2024湖北荊門(mén)聯(lián)考)如圖所示,足夠大且光滑的桌面上有個(gè)光滑的小孔O,一根輕繩穿過(guò)小孔兩端各系著質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體A、B,它們分別以O(shè)、O'點(diǎn)為圓心、以相同角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑分別是r1、r2,A和B到O點(diǎn)的繩長(zhǎng)分別為l1和l2,下列說(shuō)法正確的是(

)A.A和B做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力大小不同B.剪斷細(xì)繩,A做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),B做自由落體運(yùn)動(dòng)AD解析

同一根輕繩彈力大小相等,設(shè)為T(mén),對(duì)物體A有T=m1ω2r1=m1ω2l1,設(shè)下方繩與豎直方向夾角為θ,對(duì)物體B有Tsin

θ=m2ω2r2=m2ω2l2sin

θ,解得繩A、D正確,C錯(cuò)誤。剪斷細(xì)繩,A在水平桌面上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),B做平拋運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤。規(guī)律方法

“四步法”解決圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

考點(diǎn)三離心運(yùn)動(dòng)強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分離心運(yùn)動(dòng)

做離心運(yùn)動(dòng)的物體并沒(méi)有受到一個(gè)離心力的作用1.定義做

的物體,在所受合外力突然消失或不足以提供做圓周運(yùn)動(dòng)所需

的情況下,將做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。

2.本質(zhì)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,由于本身的

,總有沿著圓周

飛出去的傾向。

圓周運(yùn)動(dòng)向心力慣性切線(xiàn)方向3.受力特點(diǎn)

(1)當(dāng)Fn=mω2r時(shí),物體做

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),物體將逐漸靠近圓心,做近心運(yùn)動(dòng)。圓周切線(xiàn)遠(yuǎn)離××提示

行駛的汽車(chē)對(duì)地面的壓力小于汽車(chē)的重力,且汽車(chē)速度越大對(duì)地面的壓力越小。研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破典題8(多選)滾筒洗衣機(jī)靜止于水平地面上,衣物隨著滾筒一起在豎直平面內(nèi)做高速勻速圓周運(yùn)動(dòng),以達(dá)到脫水的效果,滾筒截面如圖所示,A點(diǎn)為最高點(diǎn),B點(diǎn)為最低點(diǎn),CD為水平方向的直徑,下列說(shuō)法正確的有(

)A.衣物運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài)B.衣物運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)脫水效果最好C.衣物運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)或D點(diǎn)時(shí),洗衣機(jī)對(duì)地面的摩擦力不為零D.衣物在B點(diǎn)時(shí),洗衣機(jī)對(duì)地面的壓力等于洗衣機(jī)的重力BC解析

衣物運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A時(shí),加速度方向豎直向下,處于失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;衣物及衣物上的水運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí),加速度方向豎直向上,處于超重狀態(tài),根據(jù)牛頓第二定律,在最低點(diǎn)有

,根據(jù)牛頓第三定律可知,衣服對(duì)洗衣機(jī)的作用力為

,洗衣機(jī)對(duì)地面的壓力等于洗衣機(jī)的重力加上衣服對(duì)洗衣機(jī)的作用