2023版高考物理一轮总复习第四章第3节圆周运动及其应用课件

这是一份2023版高考物理一轮总复习第四章第3节圆周运动及其应用课件，共47页。PPT课件主要包含了需的向心力，离心运动，圆周切线方向，mrω2，供的向心力，切线方向，A1∶4，B2∶3，C4∶9，D9∶16等内容，欢迎下载使用。
一、描述圆周运动的物理量
描述圆周运动的物理量.
向心力是效果力，不是一种新性质的力，可由某一性质的力(如重力、弹力、磁场力等)提供，也可由一个力的分力或几个力的合力提供.受力分析时不要把向心力当作一个独立的力来分析.
二、圆周运动及离心运动
1.匀速圆周运动与非匀速圆周运动.
2.火车转弯运动的力学分析.由于火车的质量比较大，火车拐弯时所需的向心力就很大.如果铁轨内、外侧一样高，则外侧轮缘所受的压力很大，容易损坏；实际运用中使________略高于________，从而利用________和铁轨支持力的合力提供火车拐弯时所
(1)本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着________________飞出去的倾向.(2)受力特点(如图 4-3-1 所示).图 4-3-1①当 F＝________时，物体做匀速圆周运动.
②当 F＝0 时，物体沿____________飞出.③当 Fmrω2 时，物体逐渐向______靠近，做向心运
(1)物体做离心运动不是物体受到所谓离心力作用，而是物体惯性的表现.(2)物体做离心运动时，并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大或沿切线方向飞出.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.
(1)物体做匀速圆周运动时，其角速度是不变的.((2)物体做匀速圆周运动时，其合外力是不变的.(
(3)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因.
)(4)做匀速圆周运动的物体，当合外力突然减小时，物
体将沿切线方向飞出.(
(5)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.(答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
2. 甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为 1∶2，在相等时间里甲转过 60°，
乙转过 45°，则它们所受外力的合力之比为(
3.(2021 年广东深圳月考)陀螺是中国民间的一种玩具，为了美观，绕陀螺中心轴对称镶嵌有相同质量、不同颜色的装饰物.如图 4-3-2 所示，小朋友抽打陀螺使其转动时，
这些装饰物绕中心轴转动的物理量相同的是(图 4-3-2
B.向心加速度D.周期
A.线速度C.向心力答案：D
4.(2021 年广东梅州质检)如图 4-3-3 所示，汽车以大小相等的速率通过凹凸不平的路面时，下列说法正确的是
)A.汽车通过 B 点时容易爆胎
B.汽车经过 A、B 两点均处于超重状态
C.汽车通过 B 点对路面压力值小于汽车的重力D.汽车经过 A、B 两点时对路面压力值均等于车的重力答案：C
热点 1 圆周运动基本量及关系
考向 1 描述圆周运动的各物理量的计算[热点归纳]
圆周运动各物理量间的关系：
【典题 1】(多选)火车以 60 m/s 的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在 10 s 内匀速转过了约
10°.在此 10 s 时间内，火车(A.运动路程为 600 mB.加速度为零C.角速度约为 1 rad/sD.转弯半径约为 3.4 km
又 v＝ωr，所以 r＝
解析：圆周运动的弧长 s＝vt＝60×10 m＝600 m，A正确；火车转弯是圆周运动，圆周运动是变速运动，所以合力不为零，加速度不为零，B 错误；由题意得圆周运动
×3.14 rad/s＝
×180 m≈3439 m，C 错误，
考向 2 传动装置的特点[热点归纳]
常见的三种传动方式及特点.
【典题 2】(2021 年广东深圳月考)某机器的齿轮系统如图 4-3-4 所示，中间的轮叫做太阳轮，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
ωRA＝ω′RC，联立可得ω′＝
解析：主动轮、行星轮与大轮分别用 A、B、C 表示，由题图可知，A 与 B 为齿轮传动，所以线速度大小相等，B 与 C 也是齿轮传动，线速度也相等，所以 A 与 B、C 的
由题图可知 RC＝2RB＋RA，A、B 与 C 的线速度相同，得
热点 2 圆周运动的动力学问题[热点归纳]
1.“一、二、三、四”求解圆周运动问题.
2.常见的圆周运动分析.
【典题 3】(2021 年广东汕头模拟)如图 4-3-5 所示，用两根长 l1、l2 的细线拴一小球 a，细线另一端分别系在一竖直杆上 O1、O2 处，当竖直杆以某一范围角速度(ω1≤ω≤ω2)转动时，小球 a 保持在图示虚线的轨迹上做圆周运动，此时两根细线均被拉直，圆周半径为 r，已知 l1∶l2∶r＝
20∶15∶12，则ω1∶ω2＝(
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添加另外一个向心力.
【迁移拓展】(2021 年江西新余模拟)如图 4-3-6(俯视图)，用自然长度为 l0，劲度系数为 k 的轻质弹簧，将质量都是 m 的两个小物块 P、Q 连接在一起，放置在能绕 O 点在水平面内转动的圆盘上，物体 P、Q 和 O 点恰好组成一个边长为 2l0 的正三角形.已知小物块 P、Q 和圆盘间的最大静摩擦力均为 kl0.现使圆盘带动两个物体以不同的角
速度做匀速圆周运动，则(
D.当圆盘的角速度为ω＝
时，圆盘对 Q 的摩擦
力的大小等于弹簧弹力的大小解析：PQ 间的距离为 2l0，而弹簧的原长为 l0，故弹
盘转动需要的向心力为 Fn＝mω2·2l0＝kl0，也为物体所受
动需要的向心力为 Fn＝mω2·2l0＝
的矢量三角形可知，此时静摩擦力具有最小值为 fmin＝Fk·
圆盘转动需要的向心力为 Fn＝mω2·2l0＝
角形可知静摩擦力不等于弹簧的弹力，D 错误.答案：B
热点 3 匀速圆周运动的实例分析[热点归纳]
1.凹形桥与拱形桥模型.
【典题 4】(多选，2020 年安徽月考)如图 4-3-7 所示，当列车以恒定速率通过一段水平圆弧形弯道时，乘客发现在车厢顶部悬挂玩具小熊的细线与车厢侧壁平行.同时观察放在桌面上水杯内的水面(与车厢底板平行).已知此弯道路面的倾角为θ，不计空气阻力，重力加速度为 g，则下列
A.列车转弯时的向心加速度大小为 gtan θB.列车的轮缘与轨道均无侧向挤压作用C.水杯受到指向桌面外侧的静摩擦力D.水杯内水面与桌面不平行
解析：设玩具小熊的质量为 m，则玩具受到的重力mg与细线的拉力 FT 的合力提供玩具小熊随车做水平面内圆周运动的向心力 F(如图D27)，有 mgtan θ＝ma，可知列车在转弯时的向心加速度大小为a＝gtan θ，故 A 正确；列车的向心加速度a＝gtan θ，由列车的重力与轨道的支持力的合力提供，故列车与轨道均无侧向挤压作用，故 B 正确；水杯的向心加速度a＝gtan θ，由水杯的重力与桌面的支持力的合力提供，水杯与桌面间的静摩擦力为零，故C错误；在杯内水面取一微小质量元，此微元受到的重力与支持力
的合力产生的加速度大小为 a＝gtan θ，可知水杯内水面与水平方向的倾斜角等于θ，水面与桌面平行，故 D 错误.
竖直平面内圆周运动的轻绳、轻杆模型
【典题 5】(多选，2019 年广东摸底)如图 4-3-8 甲所示，一轻杆一端固定在 O 点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为 R 的圆周运动.小球运动到最高点时，杆与小球间弹力的大小为 N，小球在最高点的速度大小为 v，N­v2
图像如图乙所示.则(甲
D.若 c＝2b，则此时杆对小球的弹力大小为 a解析：由题意可知，在最高点时，若 v2