湖南省高考?xì)v史一輪復(fù)習(xí) 第4章 第3節(jié) 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用課件 粵教版.ppt

第3節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用 例1 雙選 如圖4 3 1所示為一皮帶傳動(dòng)裝置 右輪的半徑為r a是它邊緣上的一點(diǎn) 左側(cè)大輪的半徑為4r 小輪的半徑為2r c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪邊緣上 b點(diǎn)在小輪距中心距離為r處 若在傳動(dòng)過程中 皮帶不打滑 則 a a點(diǎn)和b點(diǎn)線速度的大小相等b a點(diǎn)和b點(diǎn)角速度的大小相等c a點(diǎn)和c點(diǎn)線速度的大小相等d c點(diǎn)和d點(diǎn)角速度的大小相等 線速度 角速度 周期 頻率的關(guān)系 圖4 3 1 答案 cd 2 當(dāng)角速度相同時(shí) 半徑大的線速度大 且線速度大小與半徑成正比 如圖甲所示 3 當(dāng)線速度大小相同時(shí) 半徑大的角速度小 半徑小的角速度大 且半徑與角速度成反比 如圖乙所示 例2 如圖4 3 2所示 半徑為r的圓板做勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)半徑ob轉(zhuǎn)到某一方向時(shí) 在圓中心正上方高h(yuǎn)以平行于ob的方向水平拋出一球 要使小球與圓板只碰撞一次 且落點(diǎn)為b 求 1 小球的初速度的大小 2 圓板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)結(jié)合 圖4 3 2 點(diǎn)評(píng) 本題是勻速圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目 時(shí)間是聯(lián)系兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的橋梁 了解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期性是正確解此題的關(guān)鍵 也是解圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)必須思考的問題 1 錯(cuò)誤地認(rèn)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)或勻變速運(yùn)動(dòng) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是一種變加速運(yùn)動(dòng) 2 不理解 任何做圓周運(yùn)動(dòng)的物體都需要向心力 對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析時(shí)錯(cuò)誤地認(rèn)為物體還受到一個(gè)向心力的作用 3 死記硬背向心力的幾種公式 不能正確理解線速度 角速度 周期 半徑之間的聯(lián)系 例3 單選 一小物塊由高處自由下落 從內(nèi)壁粗糙的半球形的碗邊的a點(diǎn)滑入碗中 由于摩擦力的作用 在下滑的過程中小物塊的速率恰好保持不變 如圖4 3 3所示 則在下滑的過程中 a 小物塊所受合外力為零b 小物塊所受合外力越來越大c 小物塊所受合外力大小不變 方向時(shí)刻改變d 小物塊所受摩擦力大小不變 圖4 3 3 錯(cuò)解 d 錯(cuò)解分析 誤認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體處于平衡狀態(tài)而錯(cuò)選a 錯(cuò)誤地由光滑圓軌道內(nèi)小物塊在最低點(diǎn)時(shí)向心力最大的結(jié)論直接選b 不能對(duì)物塊進(jìn)行全面的受力分析和力的變化分析 不能從另一角度思考 重力沿切線的分力總等于滑動(dòng)摩擦力 認(rèn)為物塊做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力大小恒定 并將此向心力當(dāng)成軌道支持力n 由f fn判斷摩擦力大小不變而錯(cuò)選d 正解 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是變加速曲線運(yùn)動(dòng) 加速度大小不變 方向時(shí)刻改變 速度也時(shí)刻在變 故合力不可能為零 a錯(cuò) 由于物塊速率不變做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 所受合外力大小不變 只是方向時(shí)刻改變 b錯(cuò)c對(duì) 進(jìn)行受力分析得 小物塊同時(shí)受重力g 曲面的支持力fn 摩擦力f三個(gè)力的作用 f始終垂直于fn 速度大小不變 可知摩擦力f始終等于重力g的切向分力 通過受力分析可知 在物體下落到碗底之前所受摩擦力一直減小 d錯(cuò) 答案 c 糾錯(cuò)心得 對(duì)于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)比較復(fù)雜的問題 如果能選幾個(gè)位置進(jìn)行正確的受力分析 就可找到正確答案 如本題抓住向心力大小不變 向心力又是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合力 支持力的方向時(shí)刻在改變 問題也會(huì)變得更加簡單 例4 如圖4 3 4所示 小球質(zhì)量為0 8kg 用兩根長0 5m的細(xì)繩拴住并系在豎直桿上的a b兩點(diǎn) a b的長度為0 8m 當(dāng)直桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)小球在水平面內(nèi)繞桿以40rad s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 求上下兩根繩上的張力 題型一物體在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) 圖4 3 4 切入點(diǎn) 以小球?yàn)檠芯繉?duì)象 當(dāng) 較大時(shí) bc繩被拉直 但小球受重力mg 繩ac的拉力f1和bc繩拉力f2三個(gè)力作用做圓周運(yùn)動(dòng) 分析圓周運(yùn)動(dòng)要做好兩個(gè)分析 分析受力情況 選擇指向圓心方向?yàn)檎较?在向心方向上求合外力 分析運(yùn)動(dòng)情況 看物體做哪種性質(zhì)的圓周運(yùn)動(dòng) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng) 確定圓心和半徑 然后將牛頓第二定律和向心力公式相結(jié)合 列方程 此外要注意建立和整合模型 如本題與火車轉(zhuǎn)彎 高速路上的汽車轉(zhuǎn)彎 在漏斗形容器內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng) 飛車走壁 等都屬于圓錐擺模型 同屬于水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 跟蹤訓(xùn)練1有一水平放置的圓盤 上面放一勁度系數(shù)為k的彈簧 如圖4 3 5所示 彈簧的一端固定于軸o上 另一端掛一質(zhì)量為m的物體a 物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 開始時(shí)彈簧未發(fā)生形變 長度為r 求 1 盤的轉(zhuǎn)速n0多大時(shí) 物體a開始滑動(dòng) 2 當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到2n0時(shí) 彈簧的伸長量 x是多少 圖4 3 5 例5 如圖4 3 6所示 位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道 由一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連接而成 圓形軌道的半徑為r 一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上某處由靜止開始下滑 然后沿圓形軌道運(yùn)動(dòng) 要求物塊能通過圓形軌道的最高點(diǎn) 且在該最高點(diǎn)與軌道間的壓力不能超過5mg g為重力加速度 求物塊初始位置相對(duì)于圓形軌道底部的高度h的取值范圍 題型二物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) 圖4 3 6 切入點(diǎn) 本題需注意臨界條件的挖掘 物體 恰能 能過最高點(diǎn)的條件是什么 還要滿足在最高點(diǎn)的壓力不超過5mg 思維拓展 本題考查了對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的分析及物體運(yùn)動(dòng)到圓周最高點(diǎn)的臨界條件 做題時(shí)易忽略物體通過最高點(diǎn)必須滿足一定的臨界條件 在豎直面的圓周運(yùn)動(dòng) 對(duì)應(yīng)不同的情況 如繩拉物體 桿拉物體 光滑軌道的內(nèi)側(cè) 軌道外側(cè) 有不同的臨界條件 跟蹤訓(xùn)練2小明為了研究物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的情況 站在力的傳感器上讓一輕繩拴一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) 設(shè)小明的質(zhì)量為m 輕繩長為l 小球質(zhì)量為m 現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 當(dāng)球過最高點(diǎn)時(shí)速率為v 則此時(shí)人對(duì)地面的壓力是多少 1 單選 2009 上海卷 如圖4 3 7所示為一種早期的自行車 這種下帶鏈條傳動(dòng)的自行車前輪的直徑很大 這樣的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)主要是為了 a 提高速度b 提高穩(wěn)定性c 騎行方便d 減小阻力 a 圖4 3 7 答案 c 圖4 3 8 圖4 3 9 a 4 單選 2010 上海寶山區(qū) 如圖4 3 10所示 光滑絕緣的水平桌面上有a b兩個(gè)帶電小球 a球固定不動(dòng) 給b球一個(gè)垂直ab連線方向的初速度v0 有關(guān)b球在水平桌面上運(yùn)動(dòng) 不可能發(fā)生的情況是 a 速度 加速度都變小b 速度 加速度都變大c 速度變小 加速度變大d 速度的大小和加速度的大小都不變 圖4 3 10 c 5 如圖4 3 11所示的過山車是一項(xiàng)