2022-2023年高考物理一轮复习 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2022-2023年高考物理一轮复习 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梳理回顾，rads，ms2，答案BD，圆弧长度，mω2r，答案B，知识四离心现象，圆周运动，所需向心力等内容，欢迎下载使用。
知识一　描述圆周运动的物理量
1．匀速圆周运动(1)定义：质点沿圆周运动，如果在任意相等的时间内通过的____________相等，质点的运动就是匀速圆周运动．(2)特点：加速度大小________，方向始终指向______，是变加速运动．(3)条件：合外力大小________，方向始终与______方向垂直并指向圆心．
知识二　匀速圆周运动与向心力
1．定义：线速度的大小、________均发生变化的圆周运动．2．合力的作用：变速圆周运动的合力不指向圆心，合外力产生两个方面的效果．(1)合力沿速度方向的分量Ft产生切向加速度，Ft＝mat，它只改变速度的________．(2)合力沿半径方向的分量Fn产生向心加速度，Fn＝man，它只改变速度的方向．
知识三　非匀速圆周运动
3．特点：合外力、向心力、加速度、向心加速度、线速度的大小和方向均发生变化，周期、角速度发生变化．
【小题自测】3．如图所示，汽车以某一速率通过半圆形拱桥顶点，下列关于汽车在该处受力的说法正确的是(　　)
A．汽车受重力、支持力、向心力B．汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力C．汽车的向心力就是重力D．汽车受的重力和支持力的合力充当向心力【答案】D
1．定义：做__________的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供做圆周运动____________的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种现象叫作离心现象．2．受力特点F为实际提供的向心力，如图所示．当F＝________时，物体做匀速圆周运动；当F＝0时，物体沿__________飞出；当F＜________时，物体逐渐远离圆心．
命题点一　描述圆周运动的各物理量间的关系　[自修掌握类]
1．圆周运动各物理量间的关系
2．常见的三类传动方式及特点(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．
(2)摩擦传动和齿轮传动：如图丙、丁所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB． 
(3)同轴传动：如图戊、己所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比．
例1　嘉兴某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸(20 cm)的蛋糕，在蛋糕上每隔4 s均匀“点”一次奶油， 蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则下列说法正确的是(　　)
1．(多选)如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺上的三点．当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是(　　)A．a、b两点的线速度相同B．a、b两点的线速度比c点的线速度大C．a、b、c三点的角速度相等D．c点的向心加速度比a、b点的向心加速度大【答案】BC
【解析】a、b、c三点共轴，故ωa＝ωb＝ωc，C正确；由于角速度相等，又因为v＝ωr，ra＝rb＞rc，所以a、b两点的线速度大小相等，但方向不同，即va＝vb＞vc，A错误，B正确；根据a＝ω2r可知，由于角速度相同，ra＝rb＞rc，故有aa＝ab＞ac，D错误．
2． 如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RB∶RC＝3∶2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无滑动地转动起来．a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的(　　)A．线速度大小之比为3∶2∶2B．角速度之比为3∶3∶2C．转速之比为2∶3∶2D．向心加速度大小之比为9∶6∶4【答案】D
命题点二　水平面内的圆周运动　[师生共研类]
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，下列说法正确的是(　　)
1．如图所示，水平杆固定在竖直杆上，两者互相垂直，水平杆上O、A两点连接有两轻绳，两绳的另一端都系在质量为m的小球上，OA＝OB＝AB，现通过转动竖直杆，使水平杆在水平面内做匀速圆周运动，三角形OAB始终在竖直平面内，若转动过程中OB、AB两绳始终处于拉直状态，则下列说法正确的是(　　)
2．(多选)如图为某工厂生产流水线上的产品水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成．某产品(可视为质点)从A处无初速度放到匀速运动的传送带上，恰好匀加速运动到B处后进入匀速转动的转盘随其一起运动(无相对滑动)，到C处被取走装箱．已知A、B的距离是产品在转盘上与转轴O距离的两倍，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则(　　)
A．产品在AB间的运动时间大于BC间的运动时间B．产品在AB间的运动时间小于BC间的运动时间C．产品与传送带的动摩擦因数小于产品与转盘的动摩擦因数D．产品与传送带的动摩擦因数大于产品与转盘的动摩擦因数【答案】AC
命题点三　竖直平面内做圆周运动的绳、杆模型　[师生共研类]
圆周运动中杆和绳模型的区别竖直平面内的圆周运动，是典型的变速圆周运动．中学物理通常研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常出现有关最高点的临界问题，并伴有“最大”“最小”“恰好”等词语．
注意：“轻绳”模型和“轻杆”模型不同的原因在于“轻绳”只能对小球产生拉力，而“轻杆”既可对小球产生拉力也可对小球产生支持力．
例3　如图所示，一质量为m＝0.5 kg的小球，用长为0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动．g取10 m/s2，求：(1)小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为多大？(2)当小球在最高点的速度为4 m/s时，轻绳拉力多大？(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球的速度不能超过多大？
1．(多选)如图甲，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为v，此时绳子的拉力大小为FT，拉力FT与速度的平方v2的关系如图乙所示，图像中的数据a和b包括重力加速度g都为已知量，以下说法正确的是(　　)
A．数据a与小球的质量无关B．数据b与小球的质量无关C．a与b的比值只与小球的质量有关，与圆周轨迹半径无关D．利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨迹半径【答案】AD
2．如图所示，倾角为θ＝37°的斜面体固定在地面上，质量为2m的物块放在斜面上，绕过定滑轮的细线，一端连接在物块上，另一端吊一个质量也为m的小球，物块与滑轮间的细线与斜面平行，让小球在竖直面内A、B间来回摆动，最大摆角也为θ＝37°，OA长为L．若在小球摆动过程中，物块仍保持静止，不计空气阻力，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块与斜面间的动摩擦因数满足的条件为(已知sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)(　　)
A．μ≥0.125B．μ≥0.25C．μ≥0.35D．μ≥0.45【答案】B
思维导悟　解答竖直平面内圆周运动问题的思路
1．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 NB．400 N　C．600 ND．800 N【答案】B
5．单板滑雪U形池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型： U形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为17.2°．某次练习过程中，运动员以vM＝10 m/s的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面ABCD滑出轨道，速度方向与轨道边缘线AD的夹角α＝72.8°，腾空后沿轨道边缘的N点进入轨道．图乙为腾空过程左视图．该运动员可视为质点，不计空气阻力，重力加速度的大小g取10 m/s2，sin 72.8°＝0.96，cs 72.8°＝0.30．求：
(1)运动员腾空过程中离开AD的距离的最大值d；(2)M、N之间的距离L．