2022届高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第3课时圆周运动的描述学案.docx
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1、第3课时圆周运动的描述必备知识(一)描述圆周运动的物理量1线速度、角速度、向心加速度及其关系(多选)如图为甲、乙两球做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的关系图线,甲图线为双曲线的一支,乙图线为直线。由图像可以知道()A甲球运动时,线速度的大小保持不变B甲球运动时,角速度的大小保持不变C乙球运动时,线速度的大小保持不变D乙球运动时,角速度的大小保持不变2.向心加速度的实际应用汽车后备厢盖一般都配有可伸缩的液压杆,其示意图如图所示,可伸缩的液压杆上端固定于后盖上A点,下端固定于箱内O点,B也为后盖上一点,后盖可绕过O点的固定铰链转动,在合上后备厢盖的过程中()AA点相对O点做圆周运动BA点与B点
2、相对于O点转动的线速度大小相等CA点与B点相对于O点转动的角速度大小相等DA点与B点相对于O点转动的向心加速度大小相等系统归纳1线速度侧重于描述物体沿圆弧运动的快慢。2角速度和周期侧重于描述物体绕圆心转动的快慢。3对公式vr的理解(1)当r一定时,v与成正比。(2)当一定时,v与r成正比。(3)当v一定时,与r成反比。4对a2r的理解(1)当v一定时,a与r成反比。(2)当一定时,a与r成正比。5圆周运动各物理量间的关系精解详析1选AD由题图可知,甲图线中a与r成反比,则由向心加速度公式a可知,甲球的线速度大小不变,根据vr 知,随r变化角速度大小发生变化,故A正确,B错误;乙图线中a与r成正
3、比,则由向心加速度公式a2r可知,乙球运动的角速度大小保持不变,根据vr知,随r变化线速度大小发生变化,故C错误,D正确。2选C在合上后备厢盖的过程中,OA的长度是变化的,因此A点相对O点不是做圆周运动,故选项A错误;在合上后备厢盖的过程中,A点与B点都是绕O点做圆周运动,相同的时间绕O点转过的角度相同,即A点与B点相对O点的角速度大小相等,但是OB的长度大于OA的长度,根据vr,可知B点相对于O点转动的线速度大,故选项B错误,C正确;根据向心加速度公式ar2,可知B点相对O点的向心加速度大于A点相对O点的向心加速度,故选项D错误。必备知识(二)几类常见的传动装置1皮带传动和同轴转动如图所示的
4、皮带传动装置中,甲轮的轴和塔轮丙和乙的轴均为水平轴,其中,甲、丙两轮半径相等,乙轮半径是丙轮半径的一半。A、B、C三点分别是甲、乙、丙三轮边缘的点,若传动中皮带不打滑,则()AA、B两点的线速度大小之比为21BB、C两点的角速度大小之比为12CA、B两点的向心加速度大小之比为21DA、C两点的向心加速度大小之比为142传动装置实际应用机动车检测站进行车辆尾气检测原理如下:车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚动圆筒上,可在原地沿前进方向加速,然后把检测传感器放入尾气出口,操作员把车加速到一定程度,持续一定时间,在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数。现有检测过程简图如图所示:车轴A的
5、半径为ra,车轮B的半径为rb,滚动圆筒C的半径为rc,B与C间不打滑。当B以恒定转速n(每秒钟n转)运行时,下列说法正确的是()AC的边缘线速度大小为2nrcBA、B的角速度大小相等,均为2n,且A、B沿顺时针方向转动,C沿逆时针方向转动CA、B、C的角速度大小相等,均为2n,且均沿顺时针方向转动DB、C的角速度之比为系统归纳1皮带传动如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动时,两轮边缘线速度大小相等,即vAvB。2摩擦传动和齿轮传动如图丙、丁所示,两轮边缘接触,接触点无打滑现象时,两轮边缘线速度大小相等,即vAvB。3同轴转动如图戊、己所示,绕同一转轴转动的物体,角速度相同,AB,由vr知
6、v与r成正比。精解详析1选D传动中皮带不打滑,则与皮带相连的各点的线速度大小相同,故A、B两点的线速度大小相同,A错误;B、C两点绕同一轴转动,则B、C两点的角速度大小相同,B错误;由向心加速度a可知,由于A、B两点的线速度相同,半径之比为21,故A、B两点的向心加速度大小之比为12,C错误;由于B、C两点的角速度大小相同,由a2r可知B、C两点的向心加速度大小之比为12,又因A、B两点的向心加速度大小之比为12,故A、C两点的向心加速度大小之比为14,D正确。2选B由v2nR可知,B的线速度大小为vb2nrb,B、C线速度大小相同,即C的线速度大小为vcvb2nrb,B、C角速度与半径成反比
7、,A、D错误;A、B为主动轮,且同轴,角速度大小相等且为2n,C为从动轮,A、B顺时针方向转动,C逆时针方向转动,B正确,C错误。必备知识(三)实验:探究影响向心力大小的因素1影响向心力大小因素的定性分析如图所示,同学们分小组探究影响向心力大小的因素。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动,使杯在水平面内做圆周运动,来感受向心力。(1)下列说法中正确的是_。A保持质量、绳长不变,增大转速,绳对手的拉力将不变B保持质量、绳长不变,增大转速,绳对手的拉力将增大C保持质量、角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将不变D保持质量、角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将增大(2)如图甲,在绳离
8、杯心40 cm处打一结点A,在80 cm处打一结点B,学习小组中一位同学用手表计时,另一位同学操作,其余同学记录实验数据:操作一:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。操作二:手握绳结B,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。操作三:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动二周,体会向心力的大小。操作四:手握绳结A,再向杯中添加30 mL的水,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。则:操作二与一相比较:质量、角速度相同,向心力的大小与转动半径大小有关;操作三与一相比较:质量、半径相同,向心力的大小与角速度的大小有关;操作四与一相比较:_相同,向心力大小与_有关;物
9、理学中此种实验方法叫_法。实验方案用绳和沙袋定性研究如图(a)所示,绳子的一端拴一个小沙袋(或其他小物体),在离小沙袋重心40 cm的地方打一个绳结A,在距离小沙袋重心80 cm的地方打另一个绳结B。同学甲看手表计时,同学乙按下列步骤操作:操作一手握绳结A,如图(b)所示,使沙袋在水平方向上做匀速圆周运动,每秒运动1周。体会此时绳子拉力的大小。操作二手仍然握绳结A,但使沙袋在水平方向上每秒运动2周。体会此时绳子拉力的大小。操作三改为手握绳结B,使沙袋在水平方向上每秒运动1周,体会此时绳子拉力的大小。操作一和操作二两者相比,可以比较在半径相同的情况下,向心力大小与角速度的关系。操作一和操作三两者
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