高中物理复习4-3圆周运动及其应用课件

这是一份高中物理复习4-3圆周运动及其应用课件，共32页。PPT课件主要包含了必备知识·自主排查，转动快慢，rads，rω2，ms2，mrω2，逐渐远离，匀速圆周，答案C，关键能力·分层突破等内容，欢迎下载使用。
一、圆周运动及其描述1．匀速圆周运动：(1)定义：做圆周运动的物体，若在任意相等的时间内通过的圆弧长________，就是匀速圆周运动．(2)速度特点：速度的大小________，方向始终与半径垂直．
2．描述匀速圆周运动的物理量：
三、离心运动和近心运动1．离心运动定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做________圆心的运动．2．受力特点(1)当F＝mrω2时，物体做________运动．(2)当F＝0时，物体沿________方向飞出．(3)当F＜mrω2时，物体逐渐________圆心(4)当F＞mrω2时，物体逐渐向圆心靠近，做________运动．3．本质：离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是提供的力________做匀速圆周运动需要的向心力．,
生活情境1.现在有一种叫作“魔盘”的娱乐设施，如图所示．当“魔盘”转动很慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当盘的速度逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越明显，当“魔盘”转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上而不会滑下．(1)人随“魔盘”一起做匀速圆周运动时，其角速度是不变的．(　　)(2)人随“魔盘”一起做匀速圆周运动时，其合外力是不变的．(　　)(3)人随“魔盘”一起做匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比． (　　)(4)随“魔盘”一起做匀速圆周运动时，人离“魔盘”中心越远，人运动得越快．(　　)(5)人随“魔盘”一起做匀速圆周运动，是因为人受到了“魔盘”给人的向心力．(　　)(6)“魔盘”的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，这是人受沿半径向外的离心力作用的缘故．(　　)(7)当“魔盘”转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上而不会滑下，此时的向心力是由静摩擦力提供．(　　)
教材拓展2．[人教版必修2P25T3改编]如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是(　　)A．重力、支持力B．重力、向心力C．重力、支持力、指向圆心的摩擦力D．重力、支持力、向心力、摩擦力 
考点一　圆周运动的运动学问题1．在讨论v、ω、an、r之间的关系时，应运用控制变量法．2．传动装置的特点：(1)“同轴”时角速度相同；(2)“同缘”时线速度大小相等．
例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
解析：由题目所给条件可知纽扣上各点的角速度ω＝2πn＝100π rad/s，则纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小a＝ω2r＝(100π)2×0.01 m/s2≈1 000 m/s2，故选项A、B、D错误，选项C正确．
2．[2021·广东卷]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
解析：由于杆OP匀速转动，P点到圆心的距离不变，故P点的线速度大小不变，A正确；P点的加速度为向心加速度，始终指向圆心，方向时刻变化，B错误；设OP＝l1，PQ＝l2，可知Q点到O点所在水平线的距离y＝l1sin (30°＋ωt)，故Q点在竖直方向的运动不是匀速运动，C错误；Q点到O点的水平距离x＝l2＋l1cs (30°＋ωt)，故Q点在水平方向的运动也不是匀速运动，D错误．
考点二　水平面内的匀速圆周运动例2. [2021·河北卷](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
解析：设弹簧的劲度系数为k，形变量为x，弹簧与竖直方向的夹角为θ，MN、PQ的距离为L，对小球受力分析有kx cs θ－mg＝0，即竖直方向受力为0，水平方向有kx sin θ±FN＝mω2L，当金属框以ω′绕MN轴转动时，假设小球的位置升高，则kx减小，cs θ减小，小球受力不能平衡；假设小球的位置降低，则kx增大，cs θ增大，小球受力同样不能平衡，则小球的位置不会变化，弹簧弹力的大小一定不变，故A错误，B正确．小球对杆的压力大小F压＝FN＝mω2L－kx sin θ或F压＝FN＝kx sin θ－mω2L，所以当角速度变大时压力大小不一定变大，故C错误．当角速度变大时小球受到的合外力一定变大，故D正确．
4. 如图所示，足够大的水平光滑圆台中央立着一根光滑的杆，原长为L的轻弹簧(图中未画出)套在杆上，质量均为m的A、B、C三个小球(始终在同一竖直面内，均可视为质点)用两根轻杆通过光滑铰链连接，轻杆长也为L，A球套在竖直杆上，现将A球搁在弹簧上端，当系统处于静止状态时，两轻杆与竖直方向的夹角均为θ＝37°，已知重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8.(1)求系统静止时轻杆对B的作用力F和弹簧的劲度系数k；(2)让B、C球以相同的角速度绕竖直杆匀速转动，若转动的角速度为ω0(未知)时，B、C球刚要脱离圆台，求此时轻杆与竖直方向夹角θ0的余弦值和角速度ω0.
[思维方法]水平面内圆周运动的处理方法
考点三　竖直面内的圆周运动问题1．竖直面内圆周运动两类模型一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等)，称为“绳(环)约束模型”，二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等)，称为“杆(管)约束模型”．
2．竖直平面内圆周运动的两种模型过最高点时的特点及求解方法
[思维方法]竖直面内圆周运动的处理方法
跟进训练5．[2021·浙江6月]质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示．对该时刻，下列说法正确的是(　　)A．秋千对小明的作用力小于mgB．秋千对小明的作用力大于mgC．小明的速度为零，所受合力为零D．小明的加速度为零，所受合力为零
解析：秋千从最高点向下运动的过程中做圆周运动，将重力分解为沿秋千方向的分力mg cs θ和沿切线方向的分力mg sin θ，如图所示，其中秋千对小明的作用力T与重力分力mg cs θ的合力提供向心加速度，重力沿切线方向的分力mg sin θ提供切线加速度，秋千到达最高点时，沿秋千方向小明受力平衡，即T＝mg cs θ，故在最高点秋千对小明的作用力小于重力，A正确，B错误；该时刻小明的速度为零，但所受合力不为零，由牛顿第二定律可知，加速度不为零，C、D错误．
6．[2022·全国乙卷]固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环．小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于(　　)A．它滑过的弧长B．它下降的高度C．它到P点的距离D．它与P点的连线扫过的面积