圆周运动及其应用课件.ppt
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1、第第3讲圆周运动及其应用讲圆周运动及其应用 01主干回顾固基础知识点知识点1匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度 1.匀速圆周运动匀速圆周运动(1)定义:线速度大小定义:线速度大小的圆周运动的圆周运动(2)性质:加速度大小性质:加速度大小,方向总是指向,方向总是指向 的的变加速曲线运动变加速曲线运动(3)条件:合外力大小条件:合外力大小 ,方向始终与速度方,方向始终与速度方向向且指向圆心且指向圆心不变不变不变不变圆心圆心不变不变垂直垂直2描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频描述圆周运动的物理量主要
2、有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等,具体如下:率、转速、向心加速度、向心力等,具体如下:快慢快慢 相切相切 m/s 转动快慢转动快慢 rad/s 一周一周 圈数圈数 r/s r/min 方向方向 快慢快慢 指向圆心指向圆心 r2 m/s2 方向方向 大小大小 圆心圆心 m2r N 知识点知识点2匀速圆周运动与非匀速圆周运动匀速圆周运动与非匀速圆周运动 匀速圆周运动匀速圆周运动非匀速圆周运动非匀速圆周运动运运动动特特点点线速度的大小线速度的大小 ,角速,角速度、周期和频率都度、周期和频率都 ,向心加速度的大小向心加速度的大小_线速度的大小、方向都线速度的大小、方向都_,角速
3、度,角速度_,向心加速度的大小、,向心加速度的大小、方向都变,周期可能变方向都变,周期可能变也也_不变不变不变不变不变不变变变变变可能不变可能不变匀速圆周运动匀速圆周运动非匀速圆周运动非匀速圆周运动受力受力特点特点所受到的所受到的 为为向心力,大小不变,向心力,大小不变,方向变,其方向时刻方向变,其方向时刻_所受到的合力所受到的合力 ,合,合力产生两个效果:力产生两个效果:沿半径方向的分力沿半径方向的分力 ,即向,即向心力,它改变速度的心力,它改变速度的 ;沿切线方向的分力沿切线方向的分力 ,它改,它改变速度的变速度的_运动运动性质性质变加速曲线运动变加速曲线运动(加速加速度大小不变,方向变度
4、大小不变,方向变化化)变加速曲线运动变加速曲线运动(加速度大小、加速度大小、方向都变化方向都变化)合力合力指向圆心指向圆心不指向圆心不指向圆心Fn方向方向FT大小大小知识点知识点3离心现象离心现象1.离心运动离心运动(1)定义:做定义:做的物体,在所受合外力突然的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需消失或不足以提供圆周运动所需的情况下,所做的逐的情况下,所做的逐渐远离圆心的运动渐远离圆心的运动(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,总有,总有沿着圆周沿着圆周飞出去的倾向飞出去的倾向圆周运动圆周运动向心力向心力惯性惯性切线方向切线方向 (3)受力
5、特点受力特点 当当Fnm2r时,物体做时,物体做运动;运动; 当当Fn0时,物体沿时,物体沿方向飞出;方向飞出; 当当Fnm2r,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一、基础知识题组一、基础知识题组1. 圆周运动性质的理解圆周运动性质的理解关于匀速圆周运动,下列说法中正关于匀速圆周运动,下列说法中正确的是确的是()A匀速圆周运动是匀加速曲线运动匀速圆周运动是匀加速曲线运动B做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比C随圆盘一起匀速转动的物块受重力、支持力和向心力的随圆盘一起匀速转动的物块受重力、支持力和向心力的作用作用D做圆周
6、运动的物体所受合外力突然消失,物体将沿圆周做圆周运动的物体所受合外力突然消失,物体将沿圆周切线方向做匀速直线运动切线方向做匀速直线运动答案:答案:D 2. 圆周运动与物理量间的关系圆周运动与物理量间的关系(多选多选)有一皮带传动装置,有一皮带传动装置,A、B、C三点到各自转轴的距离分别为三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC,已知,已知RBRCRA/2,若在传动过程中,皮带不打滑则,若在传动过程中,皮带不打滑则()AA点与点与C点的角速度大小相等点的角速度大小相等BA点与点与C点的线速度大小相等点的线速度大小相等CB点与点与C点的角速度大小之比为点的角速度大小之比为2 1DB点与点与C点的
7、向心加速度大小之比为点的向心加速度大小之比为1 4解析:解析:处理传动装置类问题时,对于同一根皮带连接的传处理传动装置类问题时,对于同一根皮带连接的传动轮边缘的点,线速度相等;同轴转动的点,角速度相等对动轮边缘的点,线速度相等;同轴转动的点,角速度相等对于本题,显然于本题,显然vAvC,AB,选项,选项B正确;根据正确;根据vAvC及关及关系式系式vR,可得,可得ARACRC,又,又RCRA/2,所以,所以AC/2,选项选项A错误;根据错误;根据AB,AC/2,可得,可得BC/2,即,即B点与点与C点的角速度大小之比为点的角速度大小之比为12,选项,选项C错误;根据错误;根据BC/2及关及关系
8、式系式a2R,可得,可得aBaC/4,即,即B点与点与C点的向心加速度大小之点的向心加速度大小之比为比为14,选项,选项D正确正确答案:答案:BD3. 对离心现象的理解对离心现象的理解下列关于离心现象的说法正确的是下列关于离心现象的说法正确的是()A当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失后,物体将做背离圆心的圆周运动后,物体将做背离圆心的圆周运动C做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失后,物体将
9、沿切线做直线运动后,物体将沿切线做直线运动D做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失后,物体将做曲线运动后,物体将做曲线运动解析:解析:物体只要受到力,必有施力物体,但物体只要受到力,必有施力物体,但“离心力离心力”是是没有施力物体的,故所谓的离心力是不存在的,只要向心力不没有施力物体的,故所谓的离心力是不存在的,只要向心力不足,物体就做离心运动,故足,物体就做离心运动,故A选项错;做匀速圆周运动的物体,选项错;做匀速圆周运动的物体,当所受的一切力突然消失后,物体做匀速直线运动,故当所受的一切力突然消失后,物体做匀速直线运动,故B、D选选
10、项错,项错,C选项正确选项正确答案:答案:C4. 向心力的来源问题向心力的来源问题如图所示,在固定的圆锥形漏斗的光如图所示,在固定的圆锥形漏斗的光滑内壁上有两个质量相等的小球滑内壁上有两个质量相等的小球A和和B,它们分别紧贴漏斗的内,它们分别紧贴漏斗的内壁,在不同的水平面上做匀速圆周运动以下叙述正确的是壁,在不同的水平面上做匀速圆周运动以下叙述正确的是()A漏斗内壁对小球漏斗内壁对小球A的支持力大于对小球的支持力大于对小球B的支持力的支持力B小球小球A的合力大于小球的合力大于小球B的合力的合力C小球小球A的线速度大于小球的线速度大于小球B的线速度的线速度D小球小球A的角速度大于小球的角速度大于
11、小球B的角速度的角速度答案:答案:C 二、规律方法题组二、规律方法题组5. 轻绳模型问题轻绳模型问题2014北京西城一模北京西城一模(多选多选)如图所示,半如图所示,半径为径为R的光滑圆形轨道竖直固定放置,小球的光滑圆形轨道竖直固定放置,小球m在圆形轨道内侧做在圆形轨道内侧做圆周运动,对于半径圆周运动,对于半径R不同的圆形轨道,小球不同的圆形轨道,小球m通过轨道最高点通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力下列说法中正确的是时都恰好与轨道间没有相互作用力下列说法中正确的是()A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B半径半径R越大,小球通过轨道最
12、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C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D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答案:答案:AD 答案:答案:B 解竖直平面内圆周运动临界问题的关键是分清模型及对解竖直平面内圆周运动临界问题的关键是分清模型及对应的最高点的临界速度:应的最高点的临界速度:02典例突破知规律考点考点1水平面内的匀速圆周运动水平面内的匀速圆周运动考点解读:考点解读:1匀速圆周运动的受力特点匀速圆周运动的受力特点物体所受合外力大小不变,方向总是指向圆心物体所受合外力大小不
13、变,方向总是指向圆心典例透析典例透析2013上海三模上海三模如图所示,轻绳一端系一质量为如图所示,轻绳一端系一质量为m的小的小球,另一端做成一个绳圈套在图钉球,另一端做成一个绳圈套在图钉A和和B上,此时小球在光滑的上,此时小球在光滑的水平平台上做半径为水平平台上做半径为a、角速度为、角速度为的匀速圆周运动现拔掉图的匀速圆周运动现拔掉图钉钉A让小球飞出,此后绳圈又被让小球飞出,此后绳圈又被A正上方距正上方距A高为高为h的图钉的图钉B套套住,达稳定后,小球又在平台上做匀速圆周运动求:住,达稳定后,小球又在平台上做匀速圆周运动求:(1)图钉图钉A拔掉前,轻绳对小球的拉力大小;拔掉前,轻绳对小球的拉力
14、大小;(2)从拔掉图钉从拔掉图钉A到绳圈被图钉到绳圈被图钉B套住前小球做什么运动?所套住前小球做什么运动?所用的时间为多少?用的时间为多少?(3)小球最后做匀速圆周运动的角速度小球最后做匀速圆周运动的角速度解题探究解题探究(1)请画出小球在匀速转动时的受力分析图请画出小球在匀速转动时的受力分析图提示:提示:(2)谁提供向心力呢?谁提供向心力呢?提示:提示:拉力拉力T(3)拔掉图钉拔掉图钉A后绳子是否还存在张力?后绳子是否还存在张力?提示:提示:拔掉图钉拔掉图钉A后,绳子无张力,球沿切线飞出后,绳子无张力,球沿切线飞出水平面内的匀速圆周运动的分析方法水平面内的匀速圆周运动的分析方法(1)运动实例
15、:圆锥摆、火车转弯、飞机在水平面内做匀速运动实例:圆锥摆、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等圆周飞行等(2)问题特点:问题特点:运动轨迹是圆且在水平面内;运动轨迹是圆且在水平面内;向心力的方向水平,竖直方向的合力为零向心力的方向水平,竖直方向的合力为零(3)解题方法:解题方法:首先确定圆周运动的轨道所在的平面首先确定圆周运动的轨道所在的平面其次找出轨道圆心的位置其次找出轨道圆心的位置最后分析做圆周运动的物体所受的力,作出受力分析最后分析做圆周运动的物体所受的力,作出受力分析图,找出这些力指向圆心方向的合外力就是向心力图,找出这些力指向圆心方向的合外力就是向心力变式训练变式训练铁路转弯处的
16、弯道半径铁路转弯处的弯道半径r是根据地形设计的,弯道处要求外是根据地形设计的,弯道处要求外轨比内轨高,其内、外轨道高度差轨比内轨高,其内、外轨道高度差h的设计不仅与的设计不仅与r有关,还取有关,还取决于火车在弯道上的行驶速率,下表中是铁路设计人员技术手决于火车在弯道上的行驶速率,下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差及与之对应的轨道的高度差h.弯道半径弯道半径r/m660330220165132110内外轨道高度差内外轨道高度差h/mm50100150200250300(1)根据表中数据,导出根据表中数据,导出h和和r关系的表达式,并求出关系的表达式,并求
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