人教版高考物理一轮复习第4章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第4章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动课件，共60页。PPT课件主要包含了知识点1，ω2r，知识点2，知识点3，离心运动，圆周运动，向心力，切线方向，考点一，方法技巧等内容，欢迎下载使用。

1 知识梳理·双基自测
1．描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、转速、向心加速度、向心力等，现比较如下表
描述圆周运动的物理量及其相互关系
思考：如图所示，圆盘上的物体随圆盘一起匀速转动，在光滑漏斗内壁上，小球做匀速圆周运动。(1)它们运动所需要的向心力分别由什么力提供？(2)要计算漏斗内壁上小球的角速度时还需要哪些信息？[答案]　(1)圆盘上的物体是由静摩擦力提供向心力，漏斗内壁的物体由重力和支持力的合力提供向心力。(2)小球做圆周运动的半径和漏斗内壁的倾角。
匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较
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，所做的逐渐远离圆心的运动。2．本质：做圆周运动的物体，由于本身的_______，总有沿着圆周___________飞出去的倾向。
3．受力特点①当Fn＝mω2r时，物体做_______运动。②当Fn＝0时，物体沿_______方向飞出。③当Fnmω2r时，物体将逐渐靠近圆心，做近心运动。注意：物体做圆周运动还是偏离圆形轨道完全是由实际提供的向心力和所需的向心力间的大小关系决定的。
一、堵点疏通1．做圆周运动的物体，一定受到向心力的作用，所以分析做圆周运动物体的受力，除了分析其受到的其他力，还必须指出它受到向心力的作用。(　　)2．一物体以4 m/s的线速度做匀速圆周运动，周期为2 s，则速度变化率的大小为4π m/s2。(　　)
3．在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯。(　　)4．火车转弯速率小于规定的数值时，内轨受到的压力会增大。(　　)5．飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时，飞机机翼一定处于倾斜状态。(　　)
二、对点激活1．(2021·湖北模拟)手指转球是指使篮球在指尖上转动，以手腕之力让球体旋转，然后单指顶住球体。如图所示，假设某同学让篮球在指尖上匀速转动，指尖刚好静止在篮球球心的正下方，下列判断正确的是(　　)A．篮球上各点做圆周运动的角速度相同B．篮球上各点的向心力是由手指提供的C．篮球上的各点做圆周运动的圆心均在指尖与篮球的接触处D．篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越大
[解析]　本题考查对圆周运动基础知识的理解。篮球上的各点做圆周运动时，是绕着转轴做圆周运动，角速度相同，圆心均在转轴上，篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越小，故A正确，C、D错误；篮球要匀速旋转，是靠手的拨动，提供篮球上各点旋转所需的向心力，故B错误。
2．(2020·江苏苏州期中)如图所示，一辆轿车正在水平路面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)A．水平路面对轿车的弹力方向斜向上B．静摩擦力提供向心力C．重力、支持力的合力提供向心力D．轿车受到的重力、支持力和摩擦力的合力为零
[解析]　本题考查汽车拐弯问题。在匀速圆周运动中，合外力充当向心力，弹力的方向始终垂直于接触面，故水平路面对轿车的弹力方向垂直于路面竖直向上，故A错误。重力和支持力是一对平衡力，轿车靠水平路面对车轮的静摩擦力提供向心力，轿车受到的重力、支持力和摩擦力的合力不为零，故B正确，C、D错误。
3．(多选)如图所示，竖直平面上，质量为m的小球在重力和拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到最高点P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况说法中正确的是(　　)A．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动C．若拉力和重力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动
[解析]　若拉力突然变大，实际提供的向心力大于所需的向心力，小球将做近心运动，AD均错误；若拉力突然变小，实际提供的向心力小于所需的向心力，小球将沿轨迹Pb做离心运动，B正确；若拉力和重力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动，C正确。
2 核心考点·重点突破
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vA＝vB。
圆周运动中的运动学分析
同轴转动角速度相等，同缘传动边缘点线速度大小相等，角速度与线速度的关系式为v＝rω。
同轴与同缘传动的联系
圆周运动中的动力学分析
如图所示，一根细线下端拴一个金属小球，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔，(小孔光滑)的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动(图中P位置，圆锥摆)。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图中P′位置)，两次金属块Q都静止在桌面上的同一点，则后一种情况与原来相比较，下面的判断正确的是(　　)A．细线所受的拉力变小B．小球运动的角速度变大C．Q受到桌面的静摩擦力变小D．Q受到桌面的支持力变小
[解析]　设OP长度为l，与水平面的夹角为θ，竖直方向平衡，有Fsin θ＝mg，水平方向由牛顿第二定律得Fcs θ＝mω2lcs θ，由以上方程分析可得，随θ角减小，F增大，A错误；结合Q受力平衡得Q受到桌面的静摩擦力变大，受到的桌面的支持力不变，C，D错误；由F＝mω2l知，ω随F的增大而增大，B正确。
解决圆周运动动力学问题的一般步骤
〔变式训练2〕(2021·辽宁沈阳模拟)我国高铁技术发展迅猛，目前处于世界领先水平。已知某路段为一半径为5 600米的弯道，设计时速为216 km/h(此时车轮轮缘与轨道间无挤压)，已知我国的高铁轨距约为1 400 mm，且角度较小时可近似认为tan θ＝sin θ，重力加速度g取10 m/s2，则此弯道内、外轨高度差应为(　　)A．8 cm　B．9 cmC．10 cm　D．11 cm
在竖直平面内做圆周运动的物体，运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类：一是无支撑类，如轻绳和单轨道模型；二是有支撑类，如轻杆和双轨道模型。对比见下表：
竖直面内圆周运动的“轻绳”和“轻杆”模型
竖直面内圆周运动类问题的解题技巧
(4)受力分析：对物体在最高点或最低点时进行受力分析，根据牛顿第二定律列出方程，F合＝F向。(5)过程分析：应用动能定理或机械能守恒定律将初、末两个状态联系起来列方程。
3 名师讲坛·素养提升
(2)如果除摩擦力以外还有其他力，如绳两端连接物体随水平面转动，其中一个物体存在一个恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件，分别为静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向沿半径背离圆心和沿半径指向圆心。2．与弹力有关的临界极值问题(1)压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零。(2)绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力。
4 2年高考·1年模拟
1．(2020·课标Ⅰ，16)如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为(　　)A．200 N　　B．400 NC．600 N　D．800 N
4．(2020·山东新泰一中质检)如图所示，水平传送带与水平轨道在B点平滑连接，传送带AB长度L0＝2.0 m，一半径R＝0.2 m的竖直圆形光滑轨道与水平轨道相切于C点，水平轨道CD长度L＝1.0 m，在D点固定一竖直挡板。小物块与传送带AB间的动摩擦因数μ1＝0.9，BC段光滑，CD段动摩擦因数为μ2。当传送带以v0＝6 m/s沿顺时针方向匀速转动时，将质量m＝1 kg的可视为质点的小物块轻放在传送带左端A点，小物块通过传送带、水平轨道、圆形轨道、水平轨道后与挡板碰撞，并以原速率弹回，经水平轨道CD返回圆形轨道。已知小物块从传送带滑到水平轨道时机械能不损失，重力加速度g＝10 m/s2。求：
[答案]　(1)6 m/s　(2)0≤μ2≤0.65或0.8≤μ2<0.9