高三物理一轮复习 圆周运动的规律及应用.pptx

【填一填填一填】第1页/共45页第2页/共45页第3页/共45页第4页/共45页【想一想想一想】在在圆圆周周运运动动中中，向向心心力力一一定定指指向向圆圆心心吗吗？合合力力一一定定指指向向圆圆心心吗吗？提提示示：无无论论匀匀速速圆圆周周运运动动，还还是是非非匀匀速速圆圆周周运运动动，向向心心力力一一定定指指向向圆圆心心，匀匀速速圆圆周周运运动动的的合合力力提提供供向向心心力力，一一定定指指向向圆圆心心，非非匀匀速速圆圆周运周运动的动的合力合力不不一定指一定指向向圆圆心心【填一填填一填】1匀速圆周运动匀速圆周运动(1)定义：物体沿着圆周运动，并且线速度的定义：物体沿着圆周运动，并且线速度的处处处处相相等等，这种运动叫做匀速圆周运动这种运动叫做匀速圆周运动(2)性质：向心加速度大小性质：向心加速度大小 ，方向总是指向，方向总是指向 的的变变加加速速曲曲线运动线运动匀速圆周运动和非匀速圆周运动匀速圆周运动和非匀速圆周运动大小大小不变不变圆心圆心第5页/共45页(3)质点做匀速圆周运动的条件：质点做匀速圆周运动的条件：合力合力 不变，方向始终与速度方向不变，方向始终与速度方向 且指向且指向 2非匀速圆周运动非匀速圆周运动(1)定义：线速度大小、方向均定义：线速度大小、方向均 的圆周运动的圆周运动(2)合力的作用：合力的作用：合合力力沿沿速速度度方方向向的的分分量量Ft产产生生切切向向加加速速度度，Ftmat，它它只只改改变变速度的速度的 合合力力沿沿半半径径方方向向的的分分量量Fn产产生生向向心心加加速速度度，Fnman，它它只只改改变速度的变速度的 大小大小垂直垂直圆心圆心发生变化发生变化大小大小方向方向第6页/共45页【想一想想一想】如如图图所所示示，游游乐乐场场的的旋旋转转飞飞椅椅非非常常刺刺激激有有趣趣，当当转转速速逐逐渐渐增增大大时时，飞椅会飘得越来越高，请思考其中的道理飞椅会飘得越来越高，请思考其中的道理离心运动离心运动第7页/共45页【填一填填一填】1离心运动离心运动(1)定义：做定义：做 的的物物体体，在在所所受受合合力力突突然然消消失失或或不不足足以以提提供圆周运动所需供圆周运动所需 的情况下，所做的逐渐远离圆心的运动的情况下，所做的逐渐远离圆心的运动(2)本质：做圆周运动的物体，由于本身的本质：做圆周运动的物体，由于本身的 ，总总有有沿沿着着圆圆周周 飞出去的倾向飞出去的倾向(3)受力特点：受力特点：当当Fm2r时，物体做时，物体做 运动；运动；当当F0时，物体沿时，物体沿 方向飞出；方向飞出；当当Fm2r，物体将逐渐，物体将逐渐 圆心，做近心运动圆心，做近心运动靠近靠近第9页/共45页基础自测基础自测1关于匀速圆周运动的说法，正确的是关于匀速圆周运动的说法，正确的是()匀匀速速圆圆周周运运动动的的速速度度大大小小保保持持不不变变，所所以以做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体没没有有加加速速度度做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，虽虽然然速速度度大大小小不不变变，但但方方向向时时刻刻都都在在改改变变，所所以以必必有有加加速速度度做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，加加速速度度的的大大小小保保持持不不变变，所所以以是是匀匀变变速速曲曲线线运运动动匀匀速速圆圆周周运运动动加加速速度度的方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动一定是变加速曲线运动的方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动一定是变加速曲线运动ABC D解解析析：速速度度和和加加速速度度都都是是矢矢量量，做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，虽虽然然速速度度大大小小不不变变，但但方方向向时时刻刻在在改改变变，速速度度时时刻刻发发生生变变化化，必必然然具具有有加加速速度度加加速速度度大大小小虽虽然然不不变变，但但方方向向时时刻刻改改变变，所所以以匀匀速速圆圆周周运运动动是是变变加速曲加速曲线线运运动动答案：答案：C第10页/共45页2如如图图所所示示，洗洗衣衣机机脱脱水水筒筒在在转转动动时时，衣衣服服贴贴靠靠在在匀匀速速转转动动的的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服圆筒内壁上而不掉下来，则衣服()A受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用B所需的向心力由重力提供所需的向心力由重力提供C所需的向心力由弹力提供所需的向心力由弹力提供D转速越快，弹力越大，摩擦力也越大转速越快，弹力越大，摩擦力也越大解解析析：衣衣服服只只受受重重力力、弹弹力力和和静静摩摩擦擦力力三三个个力力作作用用，A错错；衣衣服服做做圆圆周周运运动动的的向向心心力力为为它它所所受受到到的的合合力力，由由于于重重力力与与静静摩摩擦擦力力平平衡衡，故故弹弹力力提提供供向向心心力力，即即FNm2r，转转速速越越大大，FN越越大大C对对，B、D错错答案：答案：C第11页/共45页3如如图图所所示示，半半径径为为R的的光光滑滑圆圆形形轨轨道道竖竖直直固固定定放放置置，小小球球m在在圆圆形形轨轨道道内内侧侧做做圆圆周周运运动动，对对于于半半径径R不不同同的的圆圆形形轨轨道道，小小球球m通通过过轨轨道道最最高高点点时时都都恰恰好好与与轨轨道道间间没没有有相相互互作作用用力力下下列列说说法法中中正正确确的的是是()半径半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大越大，小球通过轨道最高点时的速度越大半径半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越小越大，小球通过轨道最高点时的速度越小半径半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大半径半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小A BC D第12页/共45页答案：答案：B第13页/共45页4在在光光滑滑的的水水平平面面上上，用用长长为为l的的细细线线拴拴一一质质量量为为m的的小小球球，以以角速度角速度做匀速圆周运动，下列说法中正确的是做匀速圆周运动，下列说法中正确的是()Al、不变，不变，m越小线越易被拉断越小线越易被拉断Bm、不变，不变，l越小线越易被拉断越小线越易被拉断Cm、l不变，不变，越大线越易被拉断越大线越易被拉断Dm不变，不变，l减半且角速度减半且角速度加倍时，线的拉力不变加倍时，线的拉力不变解解析析：由由向向心心力力表表达达式式F线线F向向m2l可可知知，线线上上拉拉力力F线线越越大大，线线越越易易断断，故故选选项项A、B错错误误，C正正确确；若若m不不变变，l减减半半，角角速速度度加加倍倍时时，线线的的拉力加倍，故拉力加倍，故D错误错误答案：答案：C第14页/共45页圆周运动的运动学问题分析圆周运动的运动学问题分析第15页/共45页第16页/共45页【典典例例1】(2014年年芜芜湖湖模模拟拟)如如图图所所示示，一一种种向向自自行行车车车车灯灯供供电电的的小小发发电电机机的的上上端端有有一一半半径径r01.0 cm的的摩摩擦擦小小轮轮，小小轮轮与与自自行行车车车车轮轮的的边边沿沿接接触触当当车车轮轮转转动动时时，因因摩摩擦擦而而带带动动小小轮轮转转动动，从从而而为为发发电电机机提提供供动动力力自自行行车车车车轮轮的的半半径径R135 cm，小小齿齿轮轮的的半半径径R24.0 cm，大大齿齿轮轮的的半半径径R310.0 cm.求求大大齿齿轮轮的的转转速速n1和和摩摩擦擦小小轮轮的的转转速速n2之之比比(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)第17页/共45页思路点拨思路点拨求解此题应注意以下两点：求解此题应注意以下两点：(1)凡凡是是直直接接用用皮皮带带传传动动(包包括括链链条条传传动动、摩摩擦擦传传动动)的的两两个个轮轮子子，两两轮边沿轮边沿上上各各点的线速度大小相等；点的线速度大小相等；(2)凡凡是是同同一一个个轮轮轴轴上上(各各个个轮轮都都绕绕同同一一根根轴轴同同步步转转动动)的的各各点点角角速度相等速度相等自自主主解解答答大大小小齿齿轮轮间间、摩摩擦擦小小轮轮和和车车轮轮之之间间和和皮皮带带传传动动原原理理相相同同，两两轮轮边边缘缘各各点点的的线线速速度度大大小小相相等等，由由v2nr可可知知转转速速n和和半半径径r成成反反比比；小小齿齿轮轮和和车车轮轮同同轴轴转转动动，两两轮轮上上各各点点的的转转速速相相同同大大齿齿轮轮与与小小齿齿轮轮转转速速之之间间的的关关系系为为：n1n小小R2R3.车车轮轮与与小小齿齿轮轮之之间间的的转转速速关关系系为为：n车车n小小车车轮轮与与摩摩擦擦小小轮轮之之间间的的关关系系为为：n车车n2r0R1.由由以以上各上各式式可解出大可解出大齿轮齿轮和摩擦小和摩擦小轮轮之之间间的的转转速之比速之比为为n1n22175.答案答案2 175第18页/共45页第19页/共45页1如如图图所所示示装装置置中中，A、B、C三三个个轮轮的的半半径径分分别别为为r、2r、4r，b点点到到圆圆心心的的距距离离为为r，求求图图中中a、b、c、d各各点点的的线线速速度度之之比比、角角速速度度之之比、加速度之比比、加速度之比解解析析：vavc，而而vbvcvd124，所所以以vavbvcvd2124；ab21，而而bcd，所所以以abcd2111；再利用；再利用av，可，可得得aaabacad4124.答案：答案：见解析见解析第20页/共45页【互动探究互动探究】1向心力是指物体受到的某个力吗？如何确定向心力的来源？向心力是指物体受到的某个力吗？如何确定向心力的来源？2解答圆周运动的基本思路是什么？解答圆周运动的基本思路是什么？【核心突破核心突破】1向心力的来源向心力的来源向向心心力力是是按按力力的的作作用用效效果果命命名名的的，可可以以是是重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力等等各各种种力力，也也可可以以是是几几个个力力的的合合力力或或某某个个力力的的分分力力，因因此此在在受受力力分分析析中中要避免再另外添加一个向心力要避免再另外添加一个向心力2向心力的确定向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置；确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置；(2)分分析析物物体体的的受受力力情情况况，找找出出所所有有的的力力沿沿半半径径方方向向指指向向圆圆心心的的合力就是向心力合力就是向心力圆周运动中的动力学问题分析圆周运动中的动力学问题分析第21页/共45页3解决圆周运动问题的主要步骤解决圆周运动问题的主要步骤(1)审清题意，确定研究对象；审清题意，确定研究对象；(2)分分析析物物体体的的运运动动情情况况，即即物物体体的的线线速速度度、角角速速度度、周周期期、轨轨道平面、圆心、半径等；道平面、圆心、半径等；(3)分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源；分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源；(4)据牛顿运动定律及向心力公式列方程；据牛顿运动定律及向心力公式列方程；(5)求解、讨论求解、讨论温温馨馨提提示示(1)无无论论匀匀速速圆圆周周运运动动还还是是非非匀匀速速圆圆周周运运动动，沿沿半半径指向圆心的合力均为向心力径指向圆心的合力均为向心力(2)当当采采用用正正交交分分解解法法分分析析向向心心力力的的来来源源时时，做做圆圆周周运运动动的的物物体体在坐标原点，一定有一个坐标轴沿半径指向圆心在坐标原点，一定有一个坐标轴沿半径指向圆心第22页/共45页【典典例例2】(2013年年高高考考重重庆庆理理综综卷卷)如如图图所所示示，半半径径为为R的的半半球球形形陶陶罐罐，固固定定在在可可以以绕绕竖竖直直轴轴旋旋转转的的水水平平转转台台上上，转转台台转转轴轴与与过过陶陶罐罐球球心心O的的对对称称轴轴OO重重合合转转台台以以一一定定角角速速度度匀匀速速旋旋转转，一一质质量量为为m的的小小物物块块落落入入陶陶罐罐内内，经经过过一一段段时时间间后后，小小物物块块随随陶陶罐罐一一起起转转动动且且相相对对罐罐壁壁静静止止，它它和和O点点的的连连线线与与OO之之间间的的夹夹角角为为60，重重力力加加速速度度大大小为小为g.(1)若若0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求，小物块受到的摩擦力恰好为零，求0；(2)若若(1k)0，且且0k1，求求小小物物块块受受到到的的摩摩擦擦力力大大小小和和方向方向第23页/共45页思思路路点点拨拨第第(1)问问重重力力和和支支持持力力的的合合力力提提供供了了小小物物块块做做圆圆周周运运动动的的向向心心力力；结结合合第第(1)问问判判断断出出(1k)0时时物物块块受受到到摩摩擦擦力力的的方向，再由方向，再由牛顿牛顿第二定第二定律律和和圆周运动圆周运动求求摩擦摩擦力的大小力的大小第24页/共45页第25页/共45页第26页/共45页2有有一一种种叫叫“飞飞椅椅”的的游游乐乐项项目目，示示意意图图如如图图所所示示，长长为为L的的钢钢绳绳一一端端系系着着座座椅椅，另另一一端端固固定定在在半半径径为为r的的水水平平转转盘盘边边缘缘，转转盘盘可可绕绕穿穿过过其其中中心心的的竖竖直直轴轴转转动动当当转转盘盘以以角角速速度度匀匀速速转转动动时时，钢钢绳绳与与转转轴轴在在同同一一竖竖直直平平面面内内，与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角为为，不不计计钢钢绳绳的的重重力力，求求转转盘盘转转动的角速度动的角速度与夹角与夹角的关系的关系第27页/共45页第28页/共45页【互动探究互动探究】1怎样确定圆周运动的临界状态？怎样确定圆周运动的临界状态？2解答临界问题的基本思路是什么？解答临界问题的基本思路是什么？【核心突破核心突破】处理临界问题的解题步骤处理临界问题的解题步骤(1)判断临界状态：判断临界状态：有有些些题题目目中中有有“刚刚好好”“”“恰恰好好”“”“正正好好”等等字字眼眼，明明显显表表明明题题述述的的过过程程存存在在着着临临界界点点；若若题题目目中中有有“取取值值范范围围”“”“多多长长时时间间”“”“多多大大距距离离”等等词词语语，表表明明题题述述的的过过程程存存在在着着“起起止止点点”，而而这这些些起起止止点点往往往往就就是是临临界界状状态态；若若题题目目中中有有“最最大大”“”“最最小小”“”“至至多多”“”“至至少少”等等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点也往往是临界状态字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点也往往是临界状态圆周运动中的临界问题分析圆周运动中的临界问题分析第29页/共45页(2)确定临界条件：确定临界条件：判判断断题题述述的的过过程程存存在在临临界界状状态态之之后后，要要通通过过分分析析弄弄清清临临界界状状态态出出现的条件，并以数学形式表达出来现的条件，并以数学形式表达出来(3)选择物理规律：选择物理规律：当当确确定定了了物物体体运运动动的的临临界界状状态态和和临临界界条条件件后后，要要分分别别对对于于不不同同的的运动过程或现象，选择相对应的物理规律，然后再列方程求解运动过程或现象，选择相对应的物理规律，然后再列方程求解第30页/共45页思思路路点点拨拨(1)小小球球绕绕轴轴线线做做圆圆周周运运动动时时，存存在在临临界界状状态态，即即为为圆锥圆锥体对小体对小球球的的支持支持力力恰恰好为零的好为零的状态状态(2)将将小小球球临临界界状状态态时时的的速速度度与与题题中中所所给给速速度度比比较较，判判断断出出小小球球是否是否脱脱离离圆锥圆锥体的斜面体的斜面第31页/共45页第32页/共45页答案答案(1)1.03mg(2)2mg第33页/共45页3如如图图所所示示，细细绳绳一一端端系系着着质质量量M0.6 kg的的物物体体A，静静止止于于水水平平面面，另另一一端端通通过过光光滑滑小小孔孔吊吊着着质质量量m0.3 kg的的物物体体B，A的的中中点点与与圆圆孔孔距距离离为为0.2 m，且且A和和水水平平面面间间的的最最大大静静摩摩擦擦力力为为2 N，现现使使此此平平面面绕绕中中心心轴轴线线转转动动，问问角角速速度度满满足足什什么么条条件件时时，物物体体B会会处处于于静静止止状状态态？(g10 m/s2)第34页/共45页解解析析：要要使使B静静止止，A应应与与水水平平面面相相对对静静止止，考考虑虑A能能与与水水平平面面相相对对静止静止的的两个极限状两个极限状态态：当当为为所所求求范范围围的的最最小小值值时时，A有有向向圆圆心心运运动动的的趋趋势势，水水平平面面对对A的的静摩擦力方静摩擦力方向向背离背离圆圆心，大小等于最大静摩擦力心，大小等于最大静摩擦力2 N，此此时对时对A有有：FTFfmMr，B静止静止时时受力平衡，受力平衡，FTmg3 N，解解得得12.9 rad/s当当为为所所求求范范围围的的最最大大值值时时，A有有远远离离圆圆心心运运动动的的趋趋势势，水水平平面面对对A的的摩擦力方摩擦力方向向指指向向圆圆心，且大小也心，且大小也为为2 N，此此时对时对A有有：FTFfm Mr解解得得26.5 rad/s故故的的范范围为围为：2.9 rad/s6.5 rad/s.答案：答案：2.9 rad/s6.5 rad/s第35页/共45页竖直平面内圆周运动中的绳模型与杆模型竖直平面内圆周运动中的绳模型与杆模型模型构建模型构建在竖直平面内做圆周运动的物体，按运动到轨道最高点时的受力在竖直平面内做圆周运动的物体，按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类：情况可分为两类：1无支撑无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等)，称为，称为“绳绳(环环)约束模型约束模型”2有支撑有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等如球与杆连接、在弯管内的运动等)，称为，称为“杆杆(管道管道)约束模型约束模型”模型特点模型特点第36页/共45页第37页/共45页第38页/共45页第39页/共45页第40页/共45页答案答案(1)16 N方向向上方向向上(2)44 N方向向下方向向下第41页/共45页第42页/共45页第43页/共45页本小节结束请按ESC键返回第44页/共45页抓基础抓基础双双 基基夯夯 实实菜 单研考向研考向要要 点点探探 究究隐 藏山山东东金金太太阳阳书书业业有有限限公公司司培素养培素养技技 能能提提 升升练典题练典题知知 能能检检 测测高考总复习高考总复习 物理（物理（AH）感谢您的观看。感谢您的观看。第45页/共45页