高中物理人教版 (2019)必修 第二册生活中的圆周运动教学ppt课件

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专题强化一 圆周运动的传动问题和周期性问题
一、圆周运动的传动问题1.求解传动问题的思路：(1)分清传动特点：若属于皮带传动、齿轮传动或摩擦传动，则轮子边缘各点线速度大小相等；若属于同轴转动，则轮上各点的角速度相等。(2)确定半径关系：根据装置中各点位置确定半径关系或根据题意确定半径关系。(3)择式分析：若线速度大小相等，则根据ω∝1/r分析； 若角速度大小相等，则根据 v∝r 分析。
例 1 图中 A、B 两点分别位于大、小轮的边缘上，C 点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的 2 倍，它们之间靠摩擦传动，两轮没有相对滑动。下列说法正确的是( )A．wA:wB=1:1B．VA:VB=1:2C．aA:aC=2:1D．TA:TC=1:2
例 2 (2022·上海理工大学附属中学高一期中)如图所示为一种齿轮传动装置，忽略齿轮啮合部分的厚度，甲、乙两个轮子的半径之比为 1∶3，则在传动的过程中( )A．甲、乙两轮的角速度之比为 1∶3B．甲、乙两轮的周期之比为 3∶1C．甲、乙两轮边缘处的线速度大小之比为 3∶1D．甲、乙两轮边缘上的点相等时间内转过的弧长之比为 1∶1
例 3 (2022·北京北师大二附中)自行车用链条传动来驱动后轮前进，如图是链条传动的示意图，两个齿轮俗称“牙盘”。A、B、C 分别为牙盘边缘和后轮边缘上的点，大齿轮半径为 r1、小齿轮半径为 r2、后轮半径为 r3。下列说法正确的是( )A．A、B 两点的角速度与半径成正比B．B、C 两点的线速度大小与半径成反比C．大、小齿轮的转速之比为r1:r2D．在水平路面匀速骑行时，脚踏板转一圈，自行车前进 的距离为
二、圆周运动的周期性和多解问题 如图所示，直径为 d 的纸质圆筒，以角速度ω绕中心轴匀速转动，把枪口对准圆筒轴线，使子弹穿过圆筒，结果发现圆筒上只有一个弹孔，忽略子弹重力、圆筒的阻力及空气阻力。问：(1)子弹做什么运动？圆筒做什么运动？(2)为什么圆筒上只有一个弹孔？(3)子弹与圆筒的运动时间有何关系？(4)子弹的速度 v 应满足什么条件？
例 4 (多选)(2022·哈尔滨第十一中学)如图所示，一位同学玩飞镖游戏，圆盘最上端有一P点，飞镖抛出时与P等高，且距离R点为L=2m，当飞镖以初速度v0=10m/s垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘绕经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动，忽略空气阻力，重力加速度为g=10m/s2，若飞镖恰好击中P点，则( )A．圆盘的半径为10cmB．圆盘转动的周期可能是0.4sC．圆盘转动的角速度最小值为10πrad/sD．若飞镖初速度增大1倍，则它将击中圆心O
例 5 (2022·长安一中高一)如图所示，竖直圆筒内壁光滑，半径为 R，顶部有入口 A，在A的正下方h处有出口B，一质量为m的小球从入口A沿圆筒壁切线方向水平射入圆筒内，重力加速度为 g，忽略空气阻力，要使小球从出口B飞出，小球进入入口A处的速度v0应满足什么条件？
专题强化二 水平面内的圆周运动的临界问题
1．水平面内的圆周运动常见的临界问题：(1)物体恰好(没有)发生相对滑动，静摩擦力达到最大值。(2)物体恰好要离开接触面，物体与接触面之间的弹力为 0。(3)绳子恰好断裂，绳子的张力达到最大承受值。(4)绳子刚好伸直，绳子的张力恰好为 0。2．解题关键：(1)在圆周运动问题中，当出现“恰好”“最大”“至少”“取值范围”等字眼时，说明运动过程中存在临界点。(2)分析临界状态的受力，列出临界条件下的牛顿第二定律方程
例 1 如图所示，A、B、C 三个物体放在旋转的水平圆盘上，物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，三物体的质量分别为 2m、m、m，它们离转轴的距离分别为 R、R、2R。当圆盘旋转时，若 A、B、C 三物体均相对圆盘静止，则下列说法正确的是( )A．A 的向心加速度最大B．B 和 C 所受摩擦力大小相等C．当圆盘转速缓慢增大时，C 比 A 先滑动D．当圆盘转速缓慢增大时，B 比 A 先滑动
例 2 (多选)(2022·济南市高一)如图所示，水平转盘上放有质量为 m 的物块(可视为质点)，当物块到转轴 OO′的距离为 r 时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直(绳上张力为 0)。物块和转盘间的最大静摩擦力是物块对转盘压力的μ倍。已知重力加速度为 g，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。下列说法正确的是( )A．当转盘以角速度 匀速转动时，物块所受的摩擦力大小为0.5umgB．当转盘以角速度 匀速转动时，细绳的拉力大小为0.5umgC．当转盘以角速度 匀速转动时，物块所受的摩擦力大小为μmgD．当转盘以角速度 匀速转动时，细绳的拉力大小为0.5umg
例 3 (2022·罗平县第二中学高一期中)如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝60°，一条长度为 L 的绳(质量不计)，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为 m 的小球(可看成质点)，小球以角速度ω绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动，重力加速度为 g。(1)小球静止时所受拉力和支持力大小；(2)小球刚要离开锥面时的角速度；(3)小球以的角速度 转动时所受拉力和支持力的大小。
专题强化三竖直面内的圆周运动
一、竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型1．如图所示，甲图中小球仅受绳拉力和重力作用，乙图中小球仅受轨道的弹力和重力作用，在竖直面内做圆周运动，小球在绳、轨道的限制下不能远离圆心且在最高点无支撑，我们称这类运动为“轻绳模型”。
例 1 如图所示，长度为 L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为 m=0.5kg，小球半径不计，g 取10 m/s2，求：(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；(2)小球通过最高点时的速度大小为 4 m/s 时，绳的拉力大小；(3)若轻绳能承受的最大张力为 45 N，小球运动过程中速度的最大值。
例 2 杂技演员在做“水流星”表演时，用一根细绳系着盛水的杯子，抡起绳子，让杯子在竖直面内做圆周运动。如图所示，杯内水的质量 m＝0.5kg，绳长 L=60cm，g=10 m/s2，求：(1)在最高点水不流出的最小速率；(2)水在最高点速率V＝3m/s时，水对杯底的压力大小。
二、竖直面内圆周运动的轻杆(管道)模型1．如图所示，细杆上固定的小球和在光滑管形轨道内运动的小球仅在重力和杆(管道)的弹力作用下在竖直平面内做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型”。
例 3 如图所示，一小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，轨道半径为 R，小球的直径略小于管道的直径，重力加速度为 g，则小球( )A．可能做匀速圆周运动B．通过最高点时的最小速度为C．通过最低点时受到的弹力向上D．在运动一周的过程中可能一直受到内侧管壁的弹力
例 4 有一轻质杆长L为 0.5 m，一端固定一质量 m为0.5 kg 的小球，杆绕另一端在竖直面内做圆周运动。(g＝10 m/s2)(1)当小球在最高点时刚好对杆无作用力，求此时的速度大小；(2)当小球运动到最高点速率分别为1m/s和4m/s 时，求小球对杆的作用力；(3)当小球运动到最低点时，小球受杆的拉力为 41 N，求小球运动的速率。