高考物理一轮复习:平抛运动和圆周运动部分 圆周运动.pptx
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1、圆周运动本科思本科思维导图维导图高考考高考考纲纲复复习习目目标标理解线速度、角速度、周期、转速等描述圆周运动快慢的物理量。理解向心加速度的概念,掌握向心加速度的公式及其相关计算。理解向心力的概念,掌握向心力公式并会计算。会分析生活中圆周运动向心力的来源。知道离心运动的条件,应用和危害。知知识识梳理梳理匀速圆周运动及描述1.匀速圆周运动(1)定义:做圆周运动的物体,若在任意相等的时间内通过的圆弧长_,就是匀速圆周运动。相等(2)特点:加速度大小不变,方向始终指向_,是变加速运动。圆心(3)条件:合外力大小不变、方向始终与_方向垂直且指向圆心。速度知知识识梳理梳理匀速圆周运动及描述2.描述匀速圆周
2、运动的物理量快慢转动快慢m/srad/s知知识识梳理梳理匀速圆周运动及描述2.描述匀速圆周运动的物理量一圈s方向圆心知知识识梳理梳理匀速圆周运动及描述3.描述圆周运动快慢的各物理量之间的关系v、r的图象关系例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量的基本公式物理量的基本公式(多选)一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为4m/s,转动周期为2s,则()A.角速度为0.5rad/sB.转速为0.5r/sC.轨迹半径为mD.加速度大小为4BCD例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量的基本公式物理量的基本公式如图所示,钟表的秒针、分针、时针转动周期、角速度都不同,下列说法中正确的是()A.秒针的周期最大,角
3、速度最大B.秒针的周期最小,角速度最大C.时针的周期最大,角速度最大D.时针的周期最小,角速度最大B提示:秒针转一圈用时1min,分针转一圈用时1h,时针转一圈用时12h例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量的基本公式物理量的基本公式在暗室内,一台双叶电扇绕O轴沿顺时针方向转动,如图所示转速为50圈/秒。在闪光灯的照射下,出现了稳定的如右图所示的图象。则闪光灯的闪频(每秒闪动的次数)的最大值是多少?解析:闪光灯的闪频最大时,所对应的扇叶转动位置应是扇叶第一次转过90角,由于n=50转/秒,即f=50Hz,则周期T=s=0.02s.由题意知,扇叶转过90时的闪光间隔为T=s=s.故每秒闪光次数f
4、=Hz=200Hz.提示:闪光灯的闪频最大时,所对应的扇叶转动位置应是扇叶第一次转过90角。例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量的基本公式物理量的基本公式风速仪结构如图a所示。光源发出的光经光纤传输,被探测器接收,当风轮旋转时,通过齿轮带动凸轮圆盘旋转,当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。已知风轮叶片转动半径为r,每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。若某段时间t内探测器接收到的光强随时间变化关系如图b所示,则该时间段内风轮叶片()A.转速逐渐减小,平均速率为4nr/tB.转速逐渐减小,平均速率为8nr/tC.转速逐渐增大,平均速率为4nr/tD.转速逐渐增大,平均速率为8nr/t提示:b图说明
5、透过光的时间越来越长,且在t时间内凸轮圆盘转了4圈解析:由图14-3(b)分析可知透过光的时间越来越长,说明风轮叶片转速逐渐减小,还能看出t时间内凸轮圆盘转了4圈,又因为它转1圈风轮叶片转n圈,所以t时间内风轮叶片转了4圈,所以它的平均速率,故只有B项正确。B例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量的基本公式物理量的基本公式(2012山西)机械手表的分针与秒针从重合至第二次重合,中间经历的时间为()B、1min提示:秒针比分针转动得快(角速度大),它们从重合至第二次重合,秒针一定比分针多砖一圈。C例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量的基本公式物理量的基本公式解析:先求出分针与秒针的角速度:设两
6、次重合时间间隔为t,则有例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量之物理量之间间的关系的关系(2015海南模拟)如图所示,在开门过程中,门上A、B两点的角速度、线速度v大小关系是()A.ABB.A=BC.vAvBD.vA=vBB提示:开门过程中,A、B在相同时间转过的角度相同。例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量之物理量之间间的关系的关系(2011四川高一)(多选)甲、乙两个做匀速圆周运动的质点,它们的角速度之比为3:1,线速度之比为2:3,那么下列说法正确的是()A.它们的半径之比为2:9B.它们的半径之比为1:2C.它们的周期之比为2:3D.它们的周期之比为1:3AD提示:根据它们角速度和线
7、速度的关系,得出它们做圆周运动的半径关系(v=r)。周期与角速度成反比。(=2/T)例例题题描述描述圆圆周运周运动动物理量之物理量之间间的关系的关系(2015南京三模)一质点以匀速率在水平面上做曲线运动,其轨迹如图所示,从图中可以看出,质点在a、b、c、d四点处加速度最大的点是()A.aB.bC.cD.d提示:a=。速率相等时,加速度与运动圆半径成反比。C规规律律总结总结对公式vr的理解当r一定时,v与成正比.当一定时,v与r成正比.当v一定时,与r成反比.对的实验室在v一定时,an与r成反比;在一定时,an与r成正比.练习练习(2016广西模拟)关于匀速圆周运动的向心加速度,下列说法中正确的
8、是()A.由于a=,所以线速度大的物体向心加速度大B.由于a=,所以半径大的物体向心加速度小C.由于a=,所以角速度大的物体向心加速度大D.由于a=,所以角速度大的物体向心加速度可能大D知知识识梳理梳理常见的传动方式及特点1.皮带传动:如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动运动特点:两轮的转动方向与皮带的绕行方式有关,可同向转动,也可反向转动等量关系:两轮边缘线速度大小相等,即vAvB.两者角速度与其半径成反比,周期与其半径成正比知知识识梳理梳理常见的传动方式及特点2.摩擦传动和齿轮传动:如图甲、乙所示,两轮边缘接触,接触点无打滑现象。定量关系:两轮边缘线速度大小相等,即vAvB.(z1、z
9、2分别表示两齿轮的齿数)知知识识梳理梳理常见的传动方式及特点3.同轴传动:如图甲、乙所示,绕同一转轴转动的物体。运动特点:转动方向相同等量关系:A点和B点转动的周期、角速度相同,AB由vr知v与r成正比.例例题题(多选)如图所示,当正方形薄板绕着过其中心O与板垂直的轴转动时,板上A、B两点的()A.角速度之比AB11B.角速度之比AB1C.角速度之比AB1D.角速度之比AB1提示:A、B的转动是共轴转动模型AD例例题题(多选)(2018新疆石河子调研)如图为一链条传动装置的示意图。已知主动轮是逆时针转动的,转速为n,主动轮和从动轮的半径比为k,下列说法正确的是()A.从动轮是顺时针转动的B.主
10、动轮和从动轮边缘的线速度大小相等C.从动轮的转速为nkD.从动轮的转速为提示:主动轮和从动轮的转动是皮带传动模型。BC例例题题如图所示,轮O1、O3固定在同一转轴上,轮O1、O2用皮带连接且不打滑。在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C,已知三个轮的半径之比r1r2r3211,求:(1)A、B、C三点的线速度大小之比vAvBvC;提示:A、C是共轴转动模型,A、B是皮带传动模型。解析:令vAv,由于皮带传动时不打滑,所以vBv.因AC,由公式vr知,当角速度一定时,线速度跟半径成正比,故vC=v,所以vAvBvC221.221例例题题(2)A、B、C三点的角速度大小之比ABC;提示:
11、A、C是共轴转动模型,A、B是皮带传动模型。解析:令A,由于轮O1、O3共轴转动,所以C.因vAvB,由公式知,当线速度一定时,角速度跟半径成反比,故B2,所以ABC121.121例例题题(3)A、B、C三点的向心加速度大小之比aAaBaC.提示:A、C是共轴转动模型,A、B是皮带传动模型。解析:令A点向心加速度为aAa,因vAvB,由公式a知,当线速度一定时,向心加速度跟半径成反比,所以aB2a.又因为AC,由公式a2r知,当角速度一定时,向心加速度跟半径成正比.故aCa.所以aAaBaC241.241练习练习B(2013丹东)如图所示是一个皮带传动减速装置,轮A和轮B共轴固定在一起,各轮半
12、径半径之比RA:RB:RC:RD=2:1:1:2,则在运转过程中,轮C边缘上一点和轮D边缘上一点向心加速度之比为()A.4:1B.8:1C.2:1D.16:1练习练习(多选)(2018辽宁丹东质检)在如图所示的齿轮传动中,三个齿轮的半径之比为236,当齿轮转动的时候,小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点()A.A点和B点的线速度大小之比为11B.A点和B点的角速度之比为11C.A点和B点的角速度之比为31D.以上三个选项只有一个是正确的AC练习练习如图所示,一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘接触。当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而
13、为发电机提供动力。自行车车轮的半径R1=35cm,小齿轮的半径R2=4.0cm,大齿轮的半径R3=10.0cm。求大齿轮的转速n1与摩擦小轮的转速n2之比。(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)提示:大小齿轮间、摩擦小轮和车轮间与皮带传动原理相同。小齿轮和车轮同轴转动练习练习解析:大小齿轮间,摩擦小轮和车轮间与皮带传动原理相同,两轮边缘点的线速度大小相等,由v=2nr可知转速n和半径r成反比;小齿轮和车轮同轴转动,两轮上各点的转速相同。大齿轮与小齿轮转速的关系n1:n小=R1:R3;车轮与小齿轮转速的关系n车=n小,车轮和摩擦小齿轮的转速的关系n车:n2=r0:R1;由以上各式,可求出大齿
14、轮与摩擦小轮的转速之比n1:n2=2:175。知知识识梳理梳理匀速匀速圆圆周运周运动动的向心力的向心力1.作用效果向心力产生向心加速度,只改变速度的_,不改变速度的_。方向大小2.大小3.方向始终沿半径方向指向_,时刻在改变,即向心力是一个变力。圆心知知识识梳理梳理匀速匀速圆圆周运周运动动的向心力的向心力4.来源向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的_提供,还可以由一个力的_提供。合力分力拉力充当向心力拉力在水平方向的分力充当向心力静摩擦力充当向心力支持力充当向心力例例题题向心力的理解向心力的理解(多选)下列关于做匀速圆周运动的物体所受向心力的说法正确的是()A.因向心力总是沿半径指向圆心,
15、且大小不变,故向心力是一个恒力B.因向心力指向圆心,且与线速度方向垂直,所以它不能改变线速度的大小C.向心力就是物体所受的合外力D.向心力和向心加速度的方向都是不变的BC注意:质点做匀速圆周运动的条件:合力大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心。质点做非匀速圆周运动时,合力有两个作用:沿速度方向的分量产生切向加速度,只改变速度的大小;沿半径方向的分量产生向心加速度,只改变速度的方向。例例题题向心力的来源向心力的来源如图所示,小物体A与水平圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A受力情况是()A.重力、支持力B.重力、向心力C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力D.重力、支持力、向心力
16、、摩擦力提示:物体做匀速圆周运动,必然需要向心力,考虑哪些力可以为它提供向心力。C例例题题向心力的来源向心力的来源一只小狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速行驶,如图所示画出了雪橇受到牵引力F和摩擦力f可能方向的示意图,其中表示正确的图是()ABCD提示:物体做匀速圆周运动,其合外力必定指向圆心。摩擦力方向必定与运动方向相反。C例例题题向心力的来源向心力的来源(2015天津理综4)未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,为缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”,如图3所示.当旋转舱绕其轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球表
17、面时相同大小的支持力.为达到上述目的,下列说法正确的是()A.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大B.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小C.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大D.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小解析由题意知有mgFmr,即gr,因此r越大,越小,且与m无关,B正确.B例例题题向心力的来源向心力的来源(多选)如图所示,两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点,并在同一水平面内做匀速圆周运动,则它们的()A.周期相同B.线速度的大小相等C.角速度的大小相等D.向心加速度的大小相等AC提示:两球的合力必定在水平面内时刻指向圆心。受力分析进而进行比较。例例题题向心力
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