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    2023届高考物理一轮复习课件:第三讲 圆周运动的描述

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    这是一份2023届高考物理一轮复习课件:第三讲 圆周运动的描述,共42页。PPT课件主要包含了第三讲圆周运动,基本规律,跑的快,转的快,线速度,角速度,周期T,频率f,转速n,传动模型等内容,欢迎下载使用。

    [微点判断](1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动。 ( )(2)物体做匀速圆周运动时,其角速度是不变的。( )(3)物体做匀速圆周运动时,其线速度是不变的。( )(4)物体做匀速圆周运动时,其合外力是不变的。( )(5)匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。 ( )(6)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因。( )(7)比较物体沿圆周运动的快慢看线速度,比较物体 绕圆心转动的快慢看周期或角速度。( )(8)做匀速圆周运动的物体,当合外力突然消失时, 物体将沿切线方向飞出。( )(9)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动,这是 摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故。( )(10)做离心运动的物体所受合外力一定为0。( )
    如何描述圆周运动的快慢?
    01、02齿轮数之比为3:2,ωA:ωB=?
    01、02半径之比为2:3,VA:VB=?
    例1.[齿轮传动]某机器的齿轮系统如图所示,中间的轮叫作太阳轮,它是主动轮。从动轮称为行星轮,太阳轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起,如果太阳轮一周的齿数为n1,行星轮一周的齿数为n2,当太阳轮转动的角速度为ω时,最外面的大轮转动的角速度为( )
    物体做匀速圆周需要什么条件呢?
    思考:材料完全相同的质量分别为2m、m的小球跟着圆盘一起转动。m离圆心的距离是2m的两倍,随着圆盘转速的增加,哪个球先被甩出?
    例2:(多选)如图所示,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ω表示圆盘转动的角速度,在滑动前下列说法正确的是( )A.b一定比a先开始滑动B.a、b所受的摩擦力始终相等
    变式1:(多选)如图所示,质量为2m和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ω表示圆盘转动的角速度,在滑动前下列说法正确的是( )A.b一定比a先开始滑动B.a、b所受的摩擦力始终相等
    变式2.(转盘上物体的临界问题)(多选)如图所示,两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上,两者用长为L的水平细绳连接,木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍,A放在距离转轴L处,整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动,开始时,绳恰好伸直但无弹力,现让该装置从静止开始转动,使角速度缓慢增大,以下说法正确的是(重力加速度为g)( )
    a: Kmg-T=mω2L
    b: Kmg+T=mω22L
    当a也达到最大静摩擦力时,一起滑动:
    变式3 (多选)(2018·广东省惠州市第二次调研)如图16所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细绳相连的质量均为m的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,与圆心距离分别为RA=r,RB=2r,与盘间的动摩擦因数μ相同,当圆盘转速缓慢加快到两物体刚好要发生滑动时,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( )A.此时绳子张力为3μmgB.此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆内C.此时圆盘的角速度为D.此时烧断绳子,A仍相对盘静止,B将做离心运动
    例3: (多选)天花板下悬挂的轻质光滑小圆环P可绕过悬挂点的竖直轴无摩擦地旋转。一根轻绳穿过P,两端分别连接质量为m1和m2的小球A、B(m1≠m2)。设两球同时做如图所示的圆锥摆运动,且在任意时刻两球均在同一水平面内,则(   )A.两球运动的周期相等B.两球的向心加速度大小相等C.球A、B到P的距离之比等于m2∶m1D.球A、B到P的距离之比等于m1∶m2
    [解题指导] 光滑的小圆环P相当于光滑的定滑轮,因此连接小球的绳子上的拉力大小相等,分别以两球为研究对象,受力分析列方程即可解答。尤其要注意两球的角速度关系:二者角速度相等。
    思考:对于公园力的旋转摆,乘坐不同绳长的座椅,旋转稳定后有什么特征?
     提能点(一) 描述圆周运动的物理量 向心加速度1. (2021·全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图,先将纽扣绕几圈,使穿过纽扣的两股细绳拧在一起,然后用力反复拉绳的两端,纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后,纽扣绕其中心的转速可达50 r/s,此时纽扣上距离中心1 cm处的点的向心加速度大小约为(  )A.10 m/s2 B.100 m/s2C.1 000 m/s2 D.10 000 m/s2
    ω=2πn=100π rad/s,a=ω2r≈1 000 m/s2,
     频率、线速度和角速度的关系2. (多选)如图所示,相对转盘静止的小物块随转盘一起做匀速圆周运动。已知匀速圆周运动半径为r,角速度为ω,小物块所受摩擦力为f,则(   )A.r一定,f与ω2成反比B.r一定,f与ω2成正比C.v2一定,f与r成正比D.v2一定,f与r成反比
    3.某机器内有两个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘A、B,A盘固定一个信号发射装置P,能持续沿半径向外发射红外线,P到圆心的距离为28 cm。B盘上固定一个带窗口的红外线信号接收装置Q,Q到圆心的距离为16 cm。P、Q转动的线速度相同,都是4π m/s,当P、Q正对时,P发出的红外线恰好进入Q的接收窗口,如图所示,则Q每隔一定时间就能接收到红外线信号,这个时间的最小值应为(  )A.0.56 s B.0.28 s C.0.16 s D.0.07 s
    提能点(二) 几类常见的传动装置1.[同轴转动] (2021·广东高考)由于高度限制,车库出入口采用如图所示的曲杆道闸。道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成,P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中,杆PQ始终保持水平。杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中,下列说法正确的是(   )A.P点的线速度大小不变B.P点的加速度方向不变C.Q点在竖直方向做匀速运动D.Q点在水平方向做匀速运动
    提能点(三) 匀速圆周运动的动力学分析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.解决圆周运动问题的主要步骤
    类型(一) 车辆转弯问题[例1]  一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N,当汽车经过半径为80 m的弯道时,下列判断正确的是(   )A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B.汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104 NC.汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2
    类型(二) 圆锥摆的分析[例2]  (多选)天花板下悬挂的轻质光滑小圆环P可绕过悬挂点的竖直轴无摩擦地旋转。一根轻绳穿过P,两端分别连接质量为m1和m2的小球A、B(m1≠m2)。设两球同时做如图所示的圆锥摆运动,且在任意时刻两球均在同一水平面内,则(  )A.两球运动的周期相等B.两球的向心加速度大小相等C.球A、B到P的距离之比等于m2∶m1D.球A、B到P的距离之比等于m1∶m2
    [针对训练]2.(2021·河北高考)(多选)如图,矩形金属框MNQP竖直放置,其中MN、PQ足够长,且PQ杆光滑。一根轻弹簧一端固定在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω′匀速转动时,小球均相对PQ杆静止。 若ω′>ω,则与以ω匀速转动时相比,以ω′匀速转动时(   )A.小球的高度一定降低B.弹簧弹力的大小一定不变C.小球对杆压力的大小一定变大D.小球所受合外力的大小一定变大
    提能点(四) 离心运动 1. [离心运动的原理](多选)如图所示,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时,拉力F发生变化,下列关于小球运动情况的说法中正确的是 (   )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,则小球将做近心运动,A错误。若拉力突然变小,则小球将做离心运动,但由于力与速度有一定的夹角,故小球将做曲线运动,B正确,D错误。若拉力突然消失,则小球将沿着P点处的切线运动,C正确。答案:BC
    2. [离心运动现象的分析]在玻璃管中放一个乒乓球后注满水,然后用软木塞封住管口,将此玻璃管固定在转盘上,管口置于转盘转轴处,处于静止状态。当转盘在水平面内转动时,如图所示,则乒乓球会(球直径比管直径略小)(  )A.向管底运动 B.向管口运动C.保持不动 D.无法判断
    [知能自主落实]1.产生离心运动的原因做匀速圆周运动的物体,由于惯性,总有沿切线方向飞出去的倾向,之所以没有飞出去,是因为受到向心力的作用。在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,物体将做离心运动。2.受力不同的几种情形
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