浙江省高考物理三輪沖刺 第五章 曲線運動 課時11 圓周運動的規(guī)律與應用課件

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1、課時課時11圓周運動的規(guī)律與應用圓周運動的規(guī)律與應用考點1考點2考點3考點4考點5考點1描述圓周運動的物理量1.線速度:描述物體圓周運動快慢的物理量。2.角速度:描述物體繞圓心轉動快慢的物理量。3.周期:是指完成一次(繞圓周一次)運動所用的時間。4.轉速n:單位時間轉過的圈數,當單位時間是秒時,轉速與頻率意義相同,單位為r/s或/s(轉每秒或秒分之一)?？键c1考點2考點3考點4考點51.勻速圓周運動中的“勻速”是指“勻速率”,即線速度的大小不變。勻速圓周運動實際上是一種變速曲線運動。 2.常見傳動及制約關系:(1)不打滑的皮帶傳動、齒輪傳動、摩擦傳動:兩輪邊緣上各點線速度大小相等。(2)同軸傳

2、動:固定在一起共軸轉動的物體上各點角速度相同。考點1考點2考點3考點4考點5典例典例1如圖所示,一偏心輪繞垂直紙面的軸O勻速轉動,a和b是輪上質量相等的兩個質點,則偏心輪轉動過程中a、b兩質點()A.a質點的角速度較大B.兩質點的線速度大小相同C.a質點的向心加速度較小D.a質點的轉速較小 答案解析解析關閉同軸轉動角速度相等,A錯誤;由于兩者半徑不同,根據公式v=r可得兩點的線速度不同,B錯誤;根據公式a=2r,角速度相同,所以半徑小的向心加速度較小,C正確;兩質點的轉速相等,D錯誤。 答案解析關閉C 考點1考點2考點3考點4考點5典例典例2如圖所示,拖拉機后輪的半徑是前輪半徑的兩倍,A和B是

3、前輪和后輪邊緣上的點,若車行進時輪與路面沒有滑動,則()A.A點和B點的線速度大小之比為12B.前輪和后輪的角速度之比為21C.兩輪轉動的周期相等D.A點和B點的向心加速度大小相等 答案解析解析關閉輪A、B分別為同一傳動裝置前輪和后輪邊緣上的一點,所以vA=vB,故選項A錯誤;根據v=r和vA=vB,可知A、B兩點的角速度之比為21,故選項B正確;兩輪的轉動周期為12,故選項C錯誤;由于A點和B點的線速度大小相同,半徑不同,故A點與B點的向心加速度大小不相等,故選項D錯誤。 答案解析關閉B考點1考點2考點3考點4考點5考點2勻速圓周運動和向心力1.勻速圓周運動(1)定義:線速度大小不變的圓周運

4、動。(2)性質:向心加速度大小不變,方向總是指向圓心的變加速曲線運動。(3)質點做勻速圓周運動的條件:合力大小不變,方向始終與速度方向垂直且指向圓心。2.向心力(1)定義:指向圓心的合外力?？键c1考點2考點3考點4考點5向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、彈力、摩擦力等各種力,也可以是幾個力的合力或某個力的分力。常見實例中向心力來源分析:考點1考點2考點3考點4考點5考點1考點2考點3考點4考點5典例典例3如圖所示,洗衣機脫水筒在轉動時,衣服貼靠在勻速轉動的圓筒內壁上而不掉下來,則衣服()A.受到重力、彈力、靜摩擦力和離心力四個力的作用B.所需的向心力由重力提供C.所需的向心力由彈力提供

5、D.轉速越快,彈力越大,摩擦力也越大 答案解析解析關閉衣服只受重力、彈力和靜摩擦力三個力作用,A錯;衣服做圓周運動的向心力為它所受到的合力,由于重力與靜摩擦力平衡,故彈力提供向心力,即FN=mr2,轉速越大,FN越大,C對,B、D錯。 答案解析關閉C考點1考點2考點3考點4考點5考點3圓周運動的典型應用實例分析1.汽車過拱形橋問題:以速度v通過拱形橋的最高點時。(1)汽車對橋面的壓力小于汽車的重力mg,汽車行駛的速度越大,汽車對橋面的壓力越小。(2)當速度不斷增大時,壓力會不斷減小,當達到某一速度時,汽車對橋面會出現完全沒有壓力(汽車“飄離”橋面)現象?？键c1考點2考點3考點4考點52.汽車通

6、過凹形地段問題:以某一速度v通過凹形地段的最低點時。動力學方程滿足:(1)汽車對凹形地面的壓力大于汽車的重力mg,汽車行駛的速度越大,汽車對凹形地面的壓力越大。(2)如果凹形面半徑越小,汽車對凹形地面的壓力也將越大,對道路路面的損害也會越大,車輛也越容易爆胎。3.水平路面轉彎問題由于重力與支持力都是豎直方向,向心力由側向摩擦力或其他力提供?？键c1考點2考點3考點4考點54.外側軌道比內側軌道高轉彎問題當外側軌道比內側軌道高轉彎,且車輛速度v恰好是某值時,車輛只受重力和支持力,向心力恰好由支持力和重力的合力提供,車輛不受側向其他力的作用。其中r是轉彎處軌道的半徑,v0是使內外軌均不受力的最佳速度

7、。以火車轉彎為例,實際存在以下三種情況:(1)當火車實際速度等于v0時,內外軌均不受側向擠壓的力;(2)當火車實際速度大于v0時,外軌受到側向擠壓的力(這時向心力較大,外軌提供一部分力)。(3)當火車實際速度小于v0時,內軌受到側向擠壓的力(這時向心力較少,內軌提供一部分力)?？键c1考點2考點3考點4考點5典例典例4一輛小汽車,在丘陵地上以不變的速率行駛,地形如圖所示,由于輪胎已舊,途中爆了胎。你認為在圖中A、B、C、D四處中,爆胎的可能性最大的一處是()A.A處B.B處C.C處 D.D處 答案解析解析關閉在A處,地面對輪胎的作用力大小等于小汽車的重力;在B處,小汽車做圓周運動,加速度方向豎直

8、向上,根據牛頓運動定律得知,小汽車處于超重狀態(tài),地面對小汽車的作用力大于其重力;在C處,小汽車做圓周運動,加速度方向豎直向下,根據牛頓運動定律得知,小汽車處于失重狀態(tài),地面對小汽車的作用力小于其重力;在D處,地面對小汽車的作用力等于重力垂直于斜面向下的分力,也小于重力,故可知,在B處,小汽車受到地面的作用力最大,最容易爆胎,故選項B正確,A、C、D錯誤。 答案解析關閉B考點1考點2考點3考點4考點5典例典例5冰面對溜冰運動員的最大摩擦力為運動員重力的k倍,在水平冰面上沿半徑為R的圓周滑行的運動員,其安全速度為() 答案解析解析關閉 答案解析關閉考點1考點2考點3考點4考點5考點4豎直面內圓周運

9、動的臨界問題繩、桿模型涉及的臨界問題考點1考點2考點3考點4考點5考點1考點2考點3考點4考點5典例典例6長度為1 m的輕桿OA的A端有一質量為2 kg 的小球,以O點為圓心,在豎直平面內做圓周運動,如圖所示,小球通過最高點時的速度為3 m/s,g取10 m/s2,則此時小球將()A.受到18 N的拉力B.受到38 N的支持力C.受到2 N的拉力D.受到2 N的支持力 答案解析解析關閉 答案解析關閉考點1考點2考點3考點4考點5典例典例7質量為m的小球在豎直平面內的圓管中運動,小球的直徑略小于圓管的口徑,如圖所示。已知小球以速度v通過圓管的最高點時對圓管的外壁的壓力恰好為mg,則小球以速度 通

10、過圓管的最高點時()A.對圓管的內、外壁均無壓力 答案解析解析關閉 答案解析關閉考點1考點2考點3考點4考點5考點5離心運動1.離心運動的本質:物體慣性的表現做勻速圓周運動的物體,由于本身有慣性,總有沿著切線方向飛出傾向,只是由于向心力作用,使它不能沿切線方向飛出,而被限制著沿圓周運動。如果提供向心力的合外力突然消失,物體由于本身的慣性,將沿著切線方向運動,這也是牛頓第一定律的必然結果。如果提供向心力的合外力減小,使它不足以將物體限制在圓周上,物體將做半徑變大的圓周運動。此時,物體逐漸遠離圓心,但“遠離”不能理解為“背離”。做離心運動的物體并非沿半徑方向飛出,而是運動半徑越來越大。物體做離心運

11、動是一種運動現象,離心力實際并不存在?？键c1考點2考點3考點4考點52.離心運動的應用與防止(1)應用:洗衣機的脫水筒;棉花糖的產生;用離心機把體溫計的水銀柱甩回玻璃泡內等。(2)防止:汽車拐彎時的限速;高速旋轉的飛輪、砂輪的限速等?？键c1考點2考點3考點4考點5典例典例8公路急轉彎處通常是交通事故多發(fā)地帶,如圖,某公路急轉彎處是一圓弧,當汽車行駛的速率為vc時,汽車恰好沒有向公路內外兩側滑動的趨勢,則在該彎道處 ()A.路面外側低內側高B.車速只要低于vc,車輛便會向內側滑動C.車速雖然高于vc,但只要不超出某一最高限度,車輛便不會向外側滑動D.當路面結冰時,與未結冰時相比,vc的值變小 答案解析解析關閉當汽車行駛的速度為vc時,路面對汽車沒有側向摩擦力,路面對汽車的支持力與汽車重力的合力提供向心力,此時要求路面外側高內側低,選項A錯誤。當速度稍大于vc時,汽車有向外側滑動的趨勢,因而受到向內側的摩擦力,當摩擦力小于最大靜摩擦力時,車輛不會向外側滑動,選項C正確。同樣,速度稍小于vc時,車輛不會向內側滑動,選項B錯誤。vc的大小只與路面的傾斜程度和轉彎半徑有關,與地面的粗糙程度無關,D錯誤。 答案解析關閉C