高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力定律 第3課時(shí) 圓周運(yùn)動(dòng)課件.ppt

第3課時(shí)圓周運(yùn)動(dòng) 考點(diǎn)一圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 例1 多選 2016 太原模擬 如圖所示為皮帶傳動(dòng)裝置 右輪的半徑為r a是它邊緣上的一點(diǎn) 左側(cè)是一輪軸 大輪的半徑是4r 小輪的半徑是2r b點(diǎn)在小輪上 到小輪中心的距離為r c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上 若在傳動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑 則 a a點(diǎn)和b點(diǎn)的線速度大小相等b a點(diǎn)和b點(diǎn)的角速度大小相等c a點(diǎn)和c點(diǎn)的線速度大小相等d a點(diǎn)和d點(diǎn)的向心加速度大小相等 1 高中階段所接觸的傳動(dòng)主要有 皮帶傳動(dòng) 同軸傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 摩擦傳動(dòng) 2 傳動(dòng)裝置的特點(diǎn) 同軸傳動(dòng) 固定在一起共軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上各點(diǎn)角速度相同 皮帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng) 皮帶 或齒輪 傳動(dòng)和不打滑的摩擦傳動(dòng)的兩輪邊緣上各點(diǎn)線速度大小相等 規(guī)律總結(jié) 1 2016 衡水模擬 如圖所示 輪o1 o3固定在同一轉(zhuǎn)軸上 輪o1 o2用皮帶連接且不打滑 在o1 o2 o3三個(gè)輪的邊緣各取一點(diǎn)a b c 已知三個(gè)輪的半徑之比r1 r2 r3 2 1 1 求 1 a b c三點(diǎn)的線速度大小之比va vb vc 2 a b c三點(diǎn)的角速度之比 a b c 3 a b c三點(diǎn)的向心加速度大小之比aa ab ac 解析 1 令va v 由于皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不打滑 所以vb v 因 a c 由公式v r知 當(dāng)角速度一定時(shí) 線速度跟半徑成正比 故vc v 所以va vb vc 2 2 1 2 令 a 由于共軸轉(zhuǎn)動(dòng) 所以 c 因va vb 由公式 知 當(dāng)線速度一定時(shí) 角速度跟半徑成反比 故 b 2 所以 a b c 1 2 1 考點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析 1 向心力的來(lái)源 向心力是按力的作用效果命名的 可以是重力 彈力 摩擦力等各種力 也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力 因此在受力分析中要避免再另外添加一個(gè)向心力 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 例2 2015 銀川模擬 某游樂(lè)場(chǎng)有一種叫 空中飛椅 的游樂(lè)設(shè)施 其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤(pán)的邊緣上 繩子下端連接座椅 人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋 若將人和座椅看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 則可簡(jiǎn)化為如圖所示的物理模型 其中p為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤(pán) 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(pán)靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d 4m 轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 此時(shí)繩與豎直方向的夾角 37 不計(jì)空氣阻力及繩重 繩不可伸長(zhǎng) sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 求質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度及繩的拉力 方法總結(jié) 解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的主要步驟 審清題意 確定研究對(duì)象 分析物體的運(yùn)動(dòng)情況 即物體的線速度 角速度 周期 軌道平面 圓心 半徑等 分析物體的受力情況 畫(huà)出受力示意圖 確定向心力的來(lái)源 根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及向心力公式列方程 2 多選 2016 臨川模擬 表演雜技 飛車(chē)走壁 的演員騎著摩托車(chē)飛駛在光滑的圓臺(tái)形筒壁上 筒的軸線垂直于水平面 筒固定不動(dòng) 演員和摩托車(chē)的總質(zhì)量為m 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 a a處的線速度大于b處的線速度b a處的角速度小于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處的向心力等于b處的向心力 解析 第一步確定研究對(duì)象 研究對(duì)象為演員和摩托車(chē) 看成一個(gè)系統(tǒng) 第二步確定運(yùn)動(dòng)情況 其軌道平面均是水平的 其軌道的圓心均在筒的軸線上 其向心力均在各自的水平軌道平面內(nèi)指向各自圓心 第三步受力分析 系統(tǒng)在a b處的受力如圖所示 第四步列方程 由于系統(tǒng)的向心力都來(lái)自重力mg和支持力fn的合力f合 或支持力fn在指向圓心方向的分力 由圖得f合 mgtan fa向心 fb向心 mgtan 考點(diǎn)三豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 1 在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體 按運(yùn)動(dòng)到軌道最高點(diǎn)時(shí)的受力情況可分為兩類(lèi) 一是無(wú)支撐 如球與繩連接 沿內(nèi)軌道運(yùn)動(dòng)的過(guò)山車(chē)等 稱(chēng)為 繩 環(huán) 約束模型 二是有支撐 如球與桿連接 在彎管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)等 稱(chēng)為 桿 管 約束模型 2 繩 桿模型涉及的臨界問(wèn)題 例3 2015 南陽(yáng)模擬 如圖所示 質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑盒子中 盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑 某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 已知重力加速度為g 空氣阻力不計(jì) 則 3 2016 丹東模擬 如圖所示 一質(zhì)量為m的光滑大圓環(huán) 用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi) 套在大環(huán)上質(zhì)量為m的小環(huán) 可視為質(zhì)點(diǎn) 從大環(huán)的最高處由靜止滑下 重力加速度大小為g 當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時(shí) 大環(huán)對(duì)輕桿拉力的大小為 a mg 5mgb mg mgc mg 5mgd mg 10mg 用極限法分析圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題1 有些題目中有 剛好 恰好 正好 等字眼 明顯表明題述的過(guò)程中存在著臨界點(diǎn) 2 若題目中有 取值范圍 多長(zhǎng)時(shí)間 多大距離 等詞語(yǔ) 表明題述的過(guò)程中存在著 起止點(diǎn) 而這些起止點(diǎn)往往就是臨界狀態(tài) 3 若題目中有 最大 最小 至多 至少 等字眼 表明題述的過(guò)程中存在著極值 這些極值點(diǎn)也往往是臨界狀態(tài) 方法技巧思維提升 典例 如圖所示 一傾斜的勻質(zhì)圓盤(pán)繞垂直于盤(pán)面的固定對(duì)稱(chēng)軸以恒定角速度 轉(zhuǎn)動(dòng) 盤(pán)面上離轉(zhuǎn)軸距離2 5m