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1、- 1 - / 13【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引精选高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第力与航天第 3 3 讲圆周运动教案讲圆周运动教案知识点一 匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度1.匀速圆周运动(1)定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长 ，就是匀速圆周运动.(2)特点：加速度大小 ，方向始终指向 ，是变加速运动.(3)条件：合外力大小 、方向始终与 方向垂直且指向圆心.2.描述匀速圆周运动的物理量定义、意义公式、单位线速度描述做圆周运动的物体运动 的物理量(v)(1)v s t(2)单位： 角速度描述物体绕圆心 的物
2、理量()(1) t(2)单位： 周期物体沿圆周运动 的时间(T)(1)T ，单位： (2)f ，单位：Hz1 T向心加速度(1)描述速度 变化快慢的物理量(an)(2)方向指向(1)an (2)单位： 答案：1.(1)相等 (2)不变 圆心 (3)不变 速度 2.快慢 m/s 转动快慢 rad/s 一圈 s 方向 圆心 2r - 2 - / 13m/s2知识点二 匀速圆周运动的向心力1.作用效果：产生向心加速度，只改变线速度的 ，不改变线速度的 .2.大小：F mr2 mvm42f2r.3.方向：始终沿半径指向 .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
3、.答案：1.方向 大小 2.m mr 3.圆心 4.合力 分力知识点三 离心现象1.定义：做 的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需 的情况下，所做的沿切线飞出或逐渐远离圆心的运动现象.2.受力特点(1)当 Fnm2r 时，物体做 运动.(2)当 Fn0 时，物体沿 方向飞出.(3)当 Fnm2r 时，物体逐渐 圆心，做近心运动.答案：1.圆周运动 向心力 2.(1)匀速圆周(2)切线 (3)远离 (4)靠近(1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动.( )(2)做匀速圆周运动的物体所受合力是保持不变的.( )(3)做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比.( )(4)做匀速圆周运动的
4、物体角速度与转速成正比.( )(5)随水平圆盘一起匀速转动的物块受重力、支持力和向心力的- 3 - / 13作用.( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) 考点 圆周运动的运动学问题1.圆周运动各物理量间的关系2.常见的三种传动方式及特点(1)皮带传动：如图甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即 vAvB.甲 乙(2)摩擦传动：如图所示，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)同轴传动：如图甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，AB，由 vr 知 v 与 r 成正比.甲 乙考向 1 摩擦(或齿轮)传动典例 1
5、(2017湖北荆州模拟)如图所示，A、B 是两个摩擦传动轮，两轮半径大小关系为 RA2RB，则两轮边缘上的( )A.角速度之比 AB21B.周期之比 TATB12C.转速之比 nAnB12D.向心加速度大小之比 aAaB21解析 由于没有相对滑动，A、B 两轮边缘上的线速度大小相等，则，A 错误；，B 错误；，C 正确；，D 错误.答案 C变式 1 (2017浙江嘉兴调研)科技馆的科普器材中常有如图所示的匀速率的传动装置：在大齿轮盘内嵌有三个等大的小齿轮.若- 4 - / 13齿轮的齿很小，大齿轮的半径(内径)是小齿轮半径的 3 倍，则当大齿轮顺时针匀速转动时，下列说法正确的是( )A.小齿轮
6、逆时针转动B.小齿轮每个齿的线速度均相同C.小齿轮的角速度是大齿轮角速度的 3 倍D.大齿轮每个齿的向心加速度大小是小齿轮的 3 倍答案：C 解析：大齿轮、小齿轮在转动过程中，两者的齿的线速度大小相等，当大齿轮顺时针转动时，小齿轮也顺时针转动，选项A 错误；速度是矢量，具有方向，所以小齿轮每个齿的线速度不同，选项 B 错误；根据 vr，且线速度大小相等，角速度与半径成反比，选项 C 正确；根据向心加速度 a，线速度大小相等，向心加速度与半径成反比，选项 D 错误.考向 2 三种传动方式的综合应用典例 2 如图所示是自行车传动结构的示意图，其中是半径为 r1 的大齿轮，是半径为 r2 的小齿轮，
7、是半径为 r3 的后轮，假设脚踏板的转速为 n，则自行车前进的速度为( )B. A.D.C. 2nr2r3 r1解析 因为要计算自行车前进的速度，即车轮边缘上的线速度的大小，根据题意知：轮和轮边缘上的线速度的大小相等，据vr 可知：r11r22，已知 1，则轮的角速度2，因为轮和轮共轴，所以转动的角速度相等，即32，根据 vr 可知，v3r33.答案 C在分析传动装置的各物理量时，要抓住不等量与等量之间的关系.分- 5 - / 13析此类问题有两个关键点：一是同一轮轴上的各点角速度相同；二是皮带不打滑时，与皮带接触的各点线速度大小相同.抓住这两点，然后根据描述圆周运动的各物理量之间的关系就不难
8、得出正确的结论.考点 圆周运动中的动力学分析1.向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力.2.向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置.(2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力.3.常见圆周运动情景中向心力来源图示运动模型飞机水平转弯火车转弯圆锥摆向心力的来源图示运动模型飞车走壁汽车在水平路面转弯水平转台向心力的来源图示考向 1 水平转盘动力学分析典例 3 (多选)如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的 A、B两物块叠放在一起，随
9、圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的- 6 - / 13是( )A.B 的向心力是 A 的向心力的 2 倍B.盘对 B 的摩擦力是 B 对 A 的摩擦力的 2 倍C.A、B 都有沿半径向外滑动的趋势D.若 B 先滑动，则 B 对 A 的动摩擦因数 A 小于盘对 B 的动摩擦因数 B解析 A、B 两物块的角速度大小相等，根据 Fnmr2，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，质量相等，所以向心力相等，选项 A 错误；对 AB 整体分析，fB2mr2，对 A 分析，有：fAmr2，知盘对 B 的摩擦力是 B 对 A 的摩擦力的 2 倍，选项 B 正确；A 所受的静摩擦力方向指向圆心，可知
10、A 有沿半径向外滑动的趋势，B 受到盘的静摩擦力方向指向圆心，可知 B 有沿半径向外滑动的趋势，选项 C 正确；对 AB 整体分析，B2mg2mr，解得：B，对 A 分析，Amgmr，解得 A，因为 B 先滑动，可知B 先达到临界角速度，可知 B 的临界角速度较小，即 Bmg，汽车处于超v2 r重状态概述如图所示为拱形桥模型.当汽车通过拱形桥的最高点时mgFNmv2 r拱形桥mgFNmv2 r规律桥对车的支持力FNmgm，则火车车轮对外侧grtan 轨道有作用力，若vrBrC，A 齿轮边缘与 B 齿轮边缘线速度大小是相等的，即 vAvB，由 vr，可得，则AvC.综上所述可知：vAvBvC，B
11、CA，则 A、B、C 错误，D 正确.2.火车转弯问题(多选)火车转弯可近似看成做匀速圆周运动，当提高火车速度时会使轨道的外轨受损.为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是( )A.减小内、外轨的高度差B.增大内、外轨的高度差C.减小弯道半径D.增大弯道半径答案：BD 解析：根据题意，要使火车转弯时对外轨压力变小，可以把火车弯道设计成外高内低，在内、外轨之间有一定的高度差，火车受到的重力与支持力的合力提供向心力.根据 F 合F 向m 可知，通过增大弯道半径可以减小向心力，重力和支持力的合力为 mgtan mg，可知当增大内、外轨的高度差时，合力变大，可减小外轨的受力，故选项
12、 B、D 正确.3.对离心现象的理解(多选)如图所示，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是( )A.脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的B.水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C.加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好D.靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好答案：ACD 解析：水滴依附衣物的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉，B 错误；脱水过程中，衣物做离心运动而甩向筒壁，A 正确；角速度增大，水滴所需向心力增大，脱水更好，C 正确；周边的衣物因圆周运动的半径- 12 - / 13R 更大，在 一定时，所需向心力比中心
13、衣物的大，脱水效果更好，D 正确.4.圆周运动动力学分析如图所示，一个圆形框架以竖直的直径为转轴匀速转动.在框架上套着两个质量相等的小球 A、B，小球 A、B到竖直转轴的距离相等，它们与圆形框架保持相对静止.下列说法正确的是( )A.小球 A 的合力小于小球 B 的合力B.小球 A 与框架间可能没有摩擦力C.小球 B 与框架间可能没有摩擦力D.圆形框架以更大的角速度转动，小球 B 受到的摩擦力一定增大答案：C 解析：由于合力提供向心力，依据向心力表达式Fmr2，已知两球质量、运动半径和角速度都相同，可知向心力相同，即合力相同，故 A 错误；小球 A 受到重力和弹力的合力不可能垂直指向 OO轴，
14、故一定存在摩擦力，而 B 球的重力和弹力的合力可能垂直指向 OO轴，故 B 球摩擦力可能为零，故 B 错误，C 正确；由于不知道 B 是否受到摩擦力，故无法判定圆形框架以更大的角速度转动，小球 B 受到的摩擦力的变化情况，故 D 错误.5.水平面内的圆周运动如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相等的小球 A 和 B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是( )A.A 球的角速度等于 B 球的角速度B.A 球的线速度大于 B 球的线速度C.A 球的运动周期小于 B 球的运动周期D.A 球对筒壁的压力大于 B 球对筒壁的压力- 13 - / 13答案：B 解析：先对小球受力分析，如图所示，由图可知，两球的向心力都来源于重力 mg 和支持力 FN 的合力，建立如图所示的坐标系，则有：FNsin mg FNcos mr2 由得 FN，小球 A 和 B 受到的支持力 FN 相等，选项 D 错误.由于支持力 FN 相等，结合式知，A 球运动的半径大于 B 球运动的半径，A球的角速度小于 B 球的角速度，选项 A 错误.A 球的运动周期大于 B 球的运动周期，选项 C 错误.又根据 FNcos m 可知：A 球的线速度大于 B 球的线速度，选项 B 正确.