2022年高一物理圆周运动专题复习.docx
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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -高一物理圆周运动专题复习学问精解匀速圆周运动典型问题剖析(一)运动学特点及应用匀速圆周运动的加速度、线速度的大小不变,而方向都是时刻变化的,因此匀速圆周运动是 典型的变加速曲线运动.为了描述其运动的特殊性,又引入周期 ( T)、频率( f)、角速度()等物理量,涉及的物理量及公式较多.经典例题1. 基本概念、公式的懂得和运用【例 1】关于匀速圆周运动,以下说法正确选项()A. 线速度不变B.角速度不变C. 加速度为零D.周期不变【例 2】在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A 、B 两点,如图1 所示,过A 、B
2、 的半径与竖直 轴的夹角分别为30和 60,就 A 、B 两点的线速度之比为.向心加速度之比为.A30B60O图 12. 传动带传动问题【例 3】如图 2 所示, a、b 两轮靠皮带传动,A 、B 分别为两轮边缘上的点,C 与 A 同在 a可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_轮上, 已知 r A2r B , OCrB ,在传动时, 皮带不打滑.求: ( 1)C :B.( 2)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_vC : vB.( 3) aC: aB.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ABCOrBrAba图 2
3、(二)动力学特点及应用物体做匀速圆周运动时,由合力供应圆周运动的向心力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_且有 F合v2F向ma向mrmr2mr 2T 2 ,其方向始终指向圆心可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1. 基本概念及规律的应用【例 4】如图 3 所示,质量相等的小球A 、B 分别固定在轻杆的中点和端点,当杆在光滑水平面上绕 O 点匀速转动时求杆OA 和 AB 段对球 A 的拉力之比.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 14 页 - - - - - - - - - -可编辑资
4、料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -BF1AOF2 F2图 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析向心力F向 是指做匀速圆周运动物体受到的合力,而不肯定是某一个力,要对物体可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_进行受力分析.【例 5】如图 4 所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球 A 和 B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内作匀速圆周运动,就以下说法正确选项( )A. 球 A 的线速度必定大于球B 的线速度B. 球 A 的角速度必定小于球B 的
5、角速度C. 球 A 的运动周期必定小于球B 的运动周期D. 球 A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力FNAFAGAFNBFBGB图 4解析“向心力始终指向圆心”可以帮忙我们合理处理物体的受力.依据问题争论需要,解题时要合理挑选向心力公式.2. 轨迹圆(圆心、半径)的确定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_【例 6】甲、乙两名滑冰运动员,M 甲80kg , M 乙40kg ,面对面拉着弹簧秤做匀速可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_圆周运动的滑冰表演,如图5 所示,两人相距0.9m,弹簧秤的示数为9.2N ,以下判定中正确选项()A. 两人的线速度相同,约为40m/
6、sB. 两人的角速度相同,为6rad/sC. 两人的运动半径相同,都是0.45mD. 两人的运动半径不同,甲为0.3m ,乙为 0.6m甲乙图 5解析有些匀速圆周运动的轨迹圆是比较“隐藏”的,一旦懂得错误,就会给解题带来麻可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 14 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -烦,如此题中两人做匀速圆周运动的半径并不是两人的间距,例 2 中 A 、B 做圆周运动
7、的圆心并不是圆环的中心O 等.3. 联系实际问题【例 7】司机开着汽车在一宽敞的公路上匀速行驶突然发觉前方有一堵墙,他是刹车好仍是转弯好?(设转弯时汽车做匀速圆周运动,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析设汽车质量为m,车轮与的面的动摩擦因数为,刹车时车速为v0 ,此时车离墙可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_距离为s0 ,为便利起见,设车是沿墙底线的中垂线运动.如司机采纳刹车,车向前滑行的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_距
8、离设为s,就 s2v0常数,如司实行急转弯法,就m g2v0m( R 是最小转弯半径) ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2gRv2R02s . g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_争论:( 1)如 s0R ,就急刹车或急转弯均可以.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_( 2)如 Rs0s,就急刹车会平安无事,汽车能否急转弯与墙的长度和位置有关,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_如图 6 所示, 质点 P 表示汽车, AB 表示墙, 如墙长度l
9、 2R ,如图 6,l2 RR cos ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就墙在 AB 和 CD 之间任一位置上,汽车转弯同样平安无事.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_( 3)如 s0s ,就不能急刹车,但由(2)知如墙长和位置符合肯定条件,汽车照样可可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_以转弯.点评: 利用基本学问解决实际问题的关键是看能否将实际问题转化为合理的物理模型.CRPABD 图 6三. 匀速圆周运动的实例变形(一)汽车过桥 原型:汽车过凸桥【例 8】如图 1 所示,汽车受到重力G 和支持力FN,合力供应汽车过桥所需的向心力.假2mv设汽车过
10、桥的速度为v,质量为m,桥的半径为r, GF N.r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 14 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -FNG图 1mv2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析当支持力为零时,只有重力供应汽车所需的向心力,即G0, vgr0r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_面的最高点.Gmv201
11、. 当汽车的速度桥面飞起来.vv0,汽车所受的重力G小于过桥所需的向心力,汽车过桥时就会离开2. 当汽车的速度vv0,汽车所受的重力G恰好等于过桥需要的向心力,汽车恰好通过桥r, v0gr 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3. 当汽车的速度vv0 ,汽车所受的重力G 大于所需的向心力,此时需要的向心力要由重可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_力和支持力的合力共同来供应.GFNmv2r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_因此,汽车过凸桥的最大速度为gr .模型一:绳拉小球在竖直平面内过最高点的运动.【例 9】如图 2 所示,小球所受的重力和绳的拉力的合力供
12、应小球所需的向心力,即v 2mgFTm.rvG FT图 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析当绳的拉力为零时,只有重力供应小球所需的向心力,即2Gmv0r, v0gr可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1. 当小球的速度vv0 ,物体所受的重力G 已不足以供应物体所需的向心力.不足的部分可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 14 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - -
13、- - -将由小球所受的绳的拉力来供应,只要不超过绳的承担力,已知物体的速度,就可求出对应v 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的拉力.mgFTmr可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 当小球的速度vv0 ,物体所受的重力G 刚好供应物体所需的向心力.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0mv 2Gr, v0gr 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3. 当小球的速度vv0 ,物体所受的重力G 大于所需的向心力,此时小球将上不到最高点.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_因此,绳拉小球在竖直平面内过最高点时的最小速度为v0gr
14、 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_实例:翻转过山车【例 10】如图 3 所示:由于过山车在轨道最高点所受的力为重力和轨道的支持力,故分析方法与模型一类似.G FN图 3模型二:一轻杆固定一小球在竖直平面内过最高点的运动.【例 11】如图 4 所示,物体所受的重力和杆对球的弹力的合力供应物体所需的向心力,即v 2mgFTmrFTvG图 4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析当杆对球的弹力为零时,只有重力供应小球所需的向心力,即mv 2G0 ,r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 -
15、- - - - - - - - -第 5 页,共 14 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -v0gr1. 当小球的速度vv0 ,物体所受的重力G 已不足以供应物体所需的向心力.不足的部分将由小球所受的杆的拉力来供应.(此时杆对小球的弹力为向下的拉力,参考图3).已知物v2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_体的速度,就可求出对应的拉力.mgFTmr可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 当小球的速度vv0 ,物体所受的重力G 刚好供应物体所需
16、的向心力.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0mv 2Gr, v0gr 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3. 当小球的速度vv0 ,物体所受的重力G 大于所需的向心力,余外的部分将由杆对小球可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2的支持力来抵消. (此时杆对小球的弹力为向上的支持力). mgFTm v r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4. 当小球的速度v0 ,物体所受的重力G 等于杆对小球的支持力.mgFT 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_因此,一轻杆固定一小球在竖直平面内
17、过最高点的最小速度为0.(二)火车转弯原型:火车转弯【例 12】如图 5 所示,火车在平直的轨道上转弯,将挤压外轨,由外轨给火车的弹力供应火车转弯所需的向心力,这样久而久之,将损坏外轨.图 5故火车转弯处使外轨略高于内轨,火车驶过转弯处时,铁轨对火车的支持力FN 的方向不再是竖直的, 而是斜向弯道的内侧,它与重力的合力指向圆心,供应火车转弯所需的向心力(如图6 所示).这就减轻了轮缘与外轨的挤压.FNFG图 6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 14 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 -
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