2026届高三物理一轮复习课件第4章曲线运动与万有引力定律第3讲圆周运动

这是一份2026届高三物理一轮复习课件第4章曲线运动与万有引力定律第3讲圆周运动，共51页。PPT课件主要包含了内容索引，知识巩固，向心力来源分析，火车转弯问题等内容，欢迎下载使用。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
1.描述匀速圆周运动的物理量
2.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相等,物体的运动就是匀速圆周运动。(2)特点:加速度大小不变,方向始终指向圆心,是变加速运动。(3)条件:合力大小不变、方向始终与速度方向垂直且指向圆心。
1.作用效果向心力产生向心加速度,只改变速度的方向,不改变速度的大小。2.大小
3.方向始终沿半径方向指向圆心,时刻在改变,即向心力是一个变力。4.来源向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,还可以由一个力的分力提供。
追本溯源如图所示,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?提示 (1)圆盘上的物体由静摩擦力提供向心力,漏斗内壁上的小球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。
1.定义做圆周运动的物体,在所受合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,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势。3.受力特点(如图所示)(1)当F=0时,物体沿切线方向飞出;(2)当F=mrω2时,物体做圆周运动;(3)当0μmg,即ω2R>μg时,圆盘上的人开始滑动,c离圆盘中心最远,当圆盘转速增加时,c先开始滑动,之后a、b再同时开始滑动,D正确。
归纳总结解决水平转盘上运动物体的临界问题的注意事项(1)先确定研究对象受力情况,看哪些力充当向心力,哪些力可能突变引起临界问题。(2)注意分析物体所受静摩擦力大小和方向随转盘转速的变化而发生的变化。(3)关注临界状态,即静摩擦力达到最大值时。典例3中,圆盘转动时静摩擦力提供向心力,随着转速的增大,静摩擦力增大,当达到最大静摩擦力时开始滑动,出现临界情况,此时对应的角速度为临界角速度。
思维点拨(1)随着ω增大会发生什么?(2)小物体转到哪个位置最容易发生上述情况?
提示 (1)小物体在圆盘上滑动。 (2)最低点。
解析:当物体转到圆盘的最低点恰好要滑动时,转盘的角速度最大,其受力如图所示(其中O为对称轴位置)。由沿斜面的合力提供向心力,有μmgcs 30°-mgsin 30°=mω2R
规律总结斜面上圆周运动问题(1)向心力来源分析:在斜面上做圆周运动的物体,因所受的控制因素不同,向心力来源不同,如静摩擦力控制、绳控制、杆控制,物体的受力情况和所遵循的规律也不相同。(2)运动规律分析:与竖直面内的圆周运动类似,斜面上的圆周运动也是分析物体在最高点和最低点的受力情况,列牛顿运动定律方程来解题。(3)受力分析难点:在受力分析时,一般需要进行立体图到平面图的转化,这是解斜面上圆周运动问题的难点。
竖直面内的圆周运动——“绳”模型和“杆”模型模型构建1.模型特点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(如球与绳连接、沿内轨道的“过山车”等),称为“轻绳模型”;二是有支撑(如球与杆连接、小球在弯管内运动等),称为“轻杆模型”。
2.模型分析绳、杆模型涉及临界问题分析
思维点拨(1)该光滑圆形管道属于绳模型还是杆模型?(2)杆模型中小球通过最高点的临界速度是多大?
提示 (1)杆模型。(2)v=0。
解析:在最高点,由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用,当小球的速度等于0时,内管对小球产生弹力,大小为mg,故最小速度为0,故A错误,B正确。小球在水平线ab以下管道运动时,由于沿半径方向的合力提供小球做圆周运动的向心力,所以外侧管壁对小球一定有作用力,而内侧管壁对小球一定无作用力,故C正确。小球在水平线ab以上管道运动时,由于沿半径方向的合力提供小球做圆周运动的向心力,可能外侧管壁对小球有作用力,也可能外侧管壁对小球没有作用力,故D错误。
归纳总结分析竖直平面内圆周运动临界问题的思路
变式训练用长为r=0.6 m的绳一端系着装有m=0.5 kg水的小桶(小桶质量忽略不计),在竖直平面内做圆周运动,成为“水流星”。g取10 m/s2。则(　　)A.“水流星”在最高点速度为 时,会有水从小桶中流出B.“水流星”在最高点速度为 时,处于完全失重状态,不受力的作用C.“水流星”通过最高点的速度为3 m/s时,水对桶底的压力等于2.5 ND.“水流星”通过和圆心等高的位置时,细绳中的拉力为零