适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第4章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动课件

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一、圆周运动1.匀速圆周运动 “匀速”指速率不变(1)定义:如果物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处　相等　,这种运动叫作匀速圆周运动。 (2)速度特点:速度的大小　不变　,方向始终与半径垂直。 
2.描述圆周运动的物理量
易错辨析·判一判(1)物体做匀速圆周运动时,其角速度大小是不变的。(　√　)(2)匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。(　×　)教材情境·想一想1.人教版教材必修第二册P33“拓展学习”——推导向心加速度公式中用到了哪种物理方法?提示 推导向心加速度方向和大小时都用到了极限法。
二、匀速圆周运动的向心力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　。 
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:物体所受合力一定指向圆心,全部提供向心力。特别提醒:非匀速圆周运动的物体的合力不指向圆心,切向合力改变速度大小,径向合力提供向心力,改变速度方向。易错辨析·判一判(3)物体做匀速圆周运动时,其合外力是不变的。(　×　)(4)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因。(　√　)
三、离心运动 做离心运动的物体并没有受到一个离心力的作用1.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做圆周运动所需　向心力　的情况下,将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　飞出去的倾向。 3.受力特点(1)当Fn=mω2r时,物体做　圆周　运动。 (2)当Fn=0时,物体沿　切线　方向飞出。 (3)当Fnmω2r时,物体将逐渐靠近圆心,做近心运动。
易错辨析·判一判(5)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。(　×　)(6)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。(　×　)教材情境·想一想2.根据人教版教材必修第二册P37“思考与讨论”想一想:如果把地球看成一个巨大的拱形桥,行驶的汽车对地面的压力还等于汽车的重力吗?提示 行驶的汽车对地面的压力小于汽车的重力,且汽车速度越大对地面压力越小。
1.圆周运动各物理量间的关系
对点演练1.(2023河北石家庄模拟)两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动(如图所示),在相同的时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动方向改变的角度之比是3∶2,则它们(　　)A.线速度大小之比为4∶3B.角速度大小之比为3∶4C.圆周运动的半径之比为9∶8D.向心加速度大小之比为1∶2答案 A
2.(2023浙江金华模拟改编)某无级变速器的结构示意图如图所示,两个锥轮之间有一个滚轮,主动轮、滚轮、从动轮之间靠彼此间的摩擦力带动,且沿转动的切线方向无相对滑动,图示位置主动轮的直径为D1,从动轮的直径为D2。下列说法正确的是(　　)A.若主动轮转速不变,滚轮从右向左移动时从动轮的转速将减小B.无论滚轮怎样移动,滚轮、主动轮、从动轮的线速度大小都相等
1.向心力的来源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另外添加一个向心力。2.向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面,确定圆心的位置。(2)分析物体的受力情况,找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力,就是向心力。
典例1.(多选)如图所示,赛车场的一个水平“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R=90 m的大圆弧和r=40 m的小圆弧,直道与弯道相切。大、小圆弧圆心O、O'距离L=100 m。赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍。假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动。要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大,重力加速度g取10 m/s2,π=3.14),则赛车(　　)A.在绕过小圆弧弯道后加速B.在大圆弧弯道上的速率为45 m/sC.在直道上的加速度大小为5.63 m/s2D.通过小圆弧弯道的时间为5.58 s
思维点拨 该题是一个多过程圆周运动问题,首先分清过程,明确过程之间的关系,比如:因为最大径向静摩擦力一样,向心力最大值一样,所以在大弯道上的最大速度大于小弯道上的最大速度,要想时间最短,可在绕过小圆弧弯道后加速。答案 AB
规律方法 “四步法”解决圆周运动的动力学问题
对点演练3.(2023山东济南模拟)如图所示,一直角斜劈ABC绕其竖直边BC做圆周运动,斜面上物块始终与斜劈保持相对静止。若斜劈转动的角速度ω缓慢增大,下列说法正确的是(　　)A.斜劈对物块的作用力逐渐增大B.斜劈对物块的支持力保持不变C.斜劈对物块的支持力逐渐增大D.斜劈对物块的摩擦力逐渐减小答案 A
解析 物块的向心加速度沿水平方向,加速度大小为a=ω2r,设斜劈倾角为θ,对物块沿AB方向有Ff-mgsin θ=macs θ,垂直AB方向有mgcs θ-FN=masin θ,可得Ff=mgsin θ+macs θ,FN=mgcs θ-masin θ,斜劈转动的角速度ω缓慢增大,加速度a增大,故摩擦力增大,支持力减小,B、C、D错误;斜劈对物块的作用力沿竖直方向的分力Fy=mg保持不变,水平方向分力为Fx=ma,当角速度ω增大时,加速度a增大,可得水平方向分力增大,合力增大,A正确。
4.(2023山东济南高三期中)为解决洗衣服时弯腰放置衣物的问题,有人设计了一种斜式滚筒洗衣机,其简化图如图所示。该洗衣机在脱水过程中滚筒绕固定轴OO1以恒定的角速度转动,滚筒的半径为r,筒壁内有一可视为质点的衣物,衣物与滚筒间的动摩擦因数为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,转动轴与水平面间的夹角为θ,重力加速度为g。要保持衣物在最高点时与圆筒相对静止,滚筒转动角速度的最小值为(　　)