圆周运动的基本规律及应用.ppt

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1、圆周运动的基本规律及应用圆周运动的基本规律及应用考试大纲l1 1 匀速圆周运动，角速度，线速度，向心加速度 l2 2 匀速圆周运动的向心力 l3 3 离心现象 l知识点一、匀速圆周运动知识点一、匀速圆周运动l1.定定义义：做做圆圆周周运运动动的的物物体体，若若在在任意相相等等的的时时间间内内通通过过的的弧长 ，就是匀速，就是匀速圆圆周运周运动动。l2.特特点点：加加速速度度大大小小 ，方方向向始始终终指指向向 ，是是变变加速运加速运动动。l3.条条件件：合合外外力力大大小小 、方方向向始始终终与与 方方向向垂直且指向垂直且指向圆圆心。心。相等相等不不变变圆圆心心不不变变速度速度注意：注意：匀速

2、圆周运动的匀速圆周运动的“匀速匀速”是指匀速率，不是匀速度，是指匀速率，不是匀速度，其运动方向时刻在改变，本质是其运动方向时刻在改变，本质是非匀变速曲线运动非匀变速曲线运动。【例例1 1】（多选）如如图图所所示示，物物块块P置置于于水水平平转转盘盘上上随随转转盘盘一一起起运运动动，图图中中c沿半径指向沿半径指向圆圆心，心，a与与c垂直，下列垂直，下列说说法正确的是法正确的是A当当转盘转盘匀速匀速转动时转动时，P受摩擦力方向受摩擦力方向为为b方向方向B当当转盘转盘加速加速转动时转动时，P受摩擦力方向可能受摩擦力方向可能为为b方向方向C当当转盘转盘加速加速转动时转动时，P受摩擦力方向可能受摩擦力方

3、向可能为为c方向方向D当当转盘转盘减速减速转动时转动时，P受摩擦力方向可能受摩擦力方向可能为为d方向方向分分析析：做做圆圆周周运运动动的的物物体体受受到到的的力力正正交交分分解解：平平行行速速度度方方向向的的合合力力，即即切切向向力力，产产生生切切向向加加速速度度，改改变变速速度度的的大大小小；垂垂直直速速度度方方向向的的合合力力，指指向向圆圆心心，产产生生向向心心加加速速度度，改改变变速速度度的的方向按照这个思路来分析判断物块所受到的摩擦力方向方向按照这个思路来分析判断物块所受到的摩擦力方向解解答答：A A：圆圆周周运运动动的的物物体体，速速度度方方向向在在改改变变，沿沿半半径径指指向向圆圆

4、心心方方向向一一定定受受力力匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，切切向向方方向向不不受受力力，合合力力指指向向圆圆心心，而而物物块块P P的的向向心心力力是是摩摩擦擦力力提提供供的的，当当转转盘盘匀匀速速转转动动时时，P P受摩擦力方向为受摩擦力方向为c c方向，因此，选项方向，因此，选项A A错误错误B B、C C：当当转转盘盘加加速速转转动动时时，物物块块P P做做加加速速圆圆周周运运动动，不不仅仅有有沿沿c c方方向向指指向向圆圆心心的的向向心心力力，还还有有指指向向a a方方向向的的切切向向力力，使使线线速速度度大大小小增增大大，两方向的合力即摩擦力可能指向两方向的合力即摩擦力可能指

5、向b b，选项选项B B正确，选项正确，选项C C错误错误D D：当当转转盘盘减减速速转转动动时时，物物块块P P做做减减速速圆圆周周运运动动，不不仅仅有有沿沿c c方方向向指指向向圆圆心心的的向向心心力力，还还有有指指向向a a相相反反方方向向的的切切向向力力，使使线线速速度度大大小小减减小小，两方向的合力即摩擦力可能指向两方向的合力即摩擦力可能指向d d，D D选项正确选项正确故选：故选：B B、D D知识点二知识点二、描述圆周运动的物理量、描述圆周运动的物理量描描述述圆圆周周运运动动的的物物理理量量主主要要有有线线速速度度、角角速速度度、周周期期、频频率率、转转速速、向心加速度、向心力等

6、，现比较如下表：向心加速度、向心力等，现比较如下表：快慢快慢转动转动快慢快慢一周一周圈数圈数方向方向快慢快慢r2注意：注意：1对公式对公式vr的理解的理解当当r一定时，一定时，v与与成正比；成正比；当当一定时，一定时，v与与r成正比；成正比；当当v一定时，一定时，与与r成反比。成反比。2对对 的理解的理解在在v一定时，一定时，a与与r成反比；在成反比；在一定时一定时a与与r成成正比。正比。【例例2 2】(多多选选)如如图图所所示示，有有一一皮皮带带传传动动装装置置，A、B、C三三点点到到各各自自转转轴轴的的距距离离分分别别为为RA、RB、RC，已已知知RBRC ，若在，若在传动过传动过程中，皮

7、程中，皮带带不打滑。不打滑。则则()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点的点的线线速度大小相等速度大小相等CB点与点与C点的角速度大小之比点的角速度大小之比为为2 1DB点与点与C点的向心加速度大小之比点的向心加速度大小之比为为1 4答案答案BD1、传动装置线速度的关系、传动装置线速度的关系a、皮带传动皮带传动b b、齿轮传动齿轮传动皮带齿轮传动皮带齿轮传动:各轮边缘上线速度相等各轮边缘上线速度相等总结：总结：2、同轴转动物体上各点的角速度关系同轴转动物体上各点的角速度关系同轴转动同轴转动:物体上各点的角速度相物体上各点的角速度相等等BA知识点三、匀速圆周运动的向

8、心力知识点三、匀速圆周运动的向心力OrmgF静静OFNOFTmgF合合FNmg几几种种常常见见的的匀匀速速圆圆周周运运动动mgFNrF静静ORF合合火车火车转弯转弯圆圆锥锥摆摆转盘转盘滚滚筒筒OrmgFNF合合圆台筒圆台筒【例例3 3】(多选)(2014新课标全国卷，20)如图，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO的距离为l，b与转轴的距离为2l，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是 ()答案答案AC处理圆周运动问题的一般步骤:1.明确研究对象，确定圆周

9、运动的平面和圆心位置，从而确定向心力方向；3.求出在半径方向的合力，即向心力；4.根据向心力公式结合牛顿第二定律列方程求解。2.进行受力分析，画出受力分析图;总总 结结【例例4 4】(多选)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质木架上的A点和C点，如图所示，当轻杆绕轴BC以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向，当小球运动到图示位置时，绳b被烧断的同时杆子停止转动，则（）A A小球仍在水平面内做匀速圆周运动小球仍在水平面内做匀速圆周运动B B在绳被烧断瞬间，在绳被烧断瞬间，a a绳中张力突然增大绳中张力突然增大C C若角速度较小，小球在垂直于平面若角速

10、度较小，小球在垂直于平面ABCABC的的 竖直平面内摆动竖直平面内摆动D D若角速度较大，小球可以在垂直于平面若角速度较大，小球可以在垂直于平面ABCABC的竖直平面内做圆的竖直平面内做圆 周运动周运动解答：解答：A、小小球球原原来来在在水水平平面面内内做做匀匀速速圆圆周周运运动动，绳绳b被被烧烧断断后后，小小球球在在垂垂直直于于平平面面ABC的的竖竖直直平平面面内内摆摆动动或或圆圆周周运运动动故故A错误错误B、绳绳b被被烧烧断断前前，小小球球在在竖竖直直方方向向没没有有位位移移，加加速速度度为为零零，a绳绳中中张张力力等等于于重重力力，在在绳绳b被被烧烧断断瞬瞬间间，a绳绳中中张张力力与与重

11、重力力的的合合力力提提供供小小球球的的向向心心力力，而而向向心心力力竖竖直直向向上上，绳绳b的的张张力将大于重力，即力将大于重力，即张张力突然增大故力突然增大故B正确正确C、若若角角速速度度较较小小，小小球球原原来来的的速速度度较较小小，小小球球在在垂垂直直于平面于平面ABC的的竖竖直平面内直平面内摆动摆动故故C正确正确D、若若角角速速度度较较大大，小小球球原原来来的的速速度度较较大大，小小球球可可能能在在垂直于平面垂直于平面ABC的的竖竖直平面内做直平面内做圆圆周运周运动动故故D正确正确故故选选：BCD知识点四、离心现象知识点四、离心现象1定定义义：做做 的的物物体体，在在所所受受合合外外力

12、力突突然然消消失失或或不不足足以以提提供供圆圆周周运运动动 的的情情况况下下，就就做做逐逐渐渐远远离离圆圆心心的运的运动动。2本本质质：做：做圆圆周运周运动动的物体，由于本身的的物体，由于本身的惯惯性，性，总总有沿着有沿着 飞飞出去的出去的趋势趋势。圆圆周运周运动动所需向心力所需向心力圆圆周切周切线线方向方向3受力特点受力特点 当当F 时时，物体做匀速，物体做匀速圆圆周运周运动动；当当F0时时，物体沿，物体沿 飞飞出；出；当当F 时时，物物体体逐逐渐渐远远离离圆圆心心，F为为实实际际提提供供的的向向心力，如心力，如图图所示。所示。mr2切切线线方向方向mr2【例例5 5】在在离离心心浇浇铸铸装

13、装置置中中，电电动动机机带带动动两两个个支支承承轮轮同同向向转转动动，管管状状模模型型放放在在这这两两个个轮轮上上靠靠摩摩擦擦转转动动，如如图图所所示示，铁铁水水注注入入之之后后，由由于于离离心心作作用用，铁铁水水紧紧紧紧靠靠在在模模型型的的内内壁壁上上，从从而而可可得得到到密密实实的的铸铸件件，浇浇铸铸时时转转速速不不能能过过低低，否否则则，铁铁水水会会脱脱离离模模型型内内壁壁，产产生生次次品品。已已知知管管状状模模型型内内壁壁半半径径R，则则管状模型管状模型转动转动的最低角速度的最低角速度为为()【练练习习1 1】如如图图 所所示示是是自自行行车车传传动动装装置置的的示示意意图图，若若脚脚

14、蹬蹬匀匀速速转转一一圈圈需需要要时时间间 T，已已数数出出大大齿齿轮轮齿齿数数为为 48，小小齿齿轮轮齿齿数数为为 16，要要知知道道在在此此情情况况下下自自行行车车前前进进的的速速度度，还还需需要要测测量量的的物物理理量量是是 _（填填写写该该物物理理量量的的名名称称及及符符号号）。用用 这这 些些 量量 表表 示示 自自 行行 车车 前前 进进 速速 度度 的的 表表 达达 式式 为为 v=_ 。【练练习习2 2】如如图图所所示示，是是某某课课外外研研究究小小组组设设计计的的可可以以用用来来测测量量转转盘盘转转速速的的装装置置。该该装装置置上上方方是是一一与与转转盘盘固固定定在在一一起起有有横横向向均均匀匀刻刻度度的的标标尺尺，带带孔孔的的小小球球穿穿在在光光滑滑细细杆杆上上与与一一轻轻弹弹簧簧相相连连，弹弹簧簧的的另另一一端端固固定定在在转转动动轴轴上上，小小球球可可沿沿杆杆自自由由滑滑动动并并随随转转盘盘在在水水平平面面内内转转动动。当当转转盘盘不不转转动动时时，指指针针指指在在O处处，当当转转盘盘转转动动的的角角速速度度为为1时时，指指针针指指在在A处处，当当转转盘盘转转动动的的角角速速度度为为2时时，指指针针指指在在B处处，设弹设弹簧均没有超簧均没有超过弹过弹性限度。性限度。则则1与与2的比的比值为值为()谢谢各位专家的指导！