山东省冠县武训高级中学高三物理复习课件：圆周运动的描述jh.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4,、,3,圆周运动的描述,高三总复习 必修,2,zxxk,定义、意义,公式、单位,线速度,描述做圆周运动的物体运动,的物理量,是矢量，方向和半径,，和圆周,。,v,单位：,m/s,角速度,描述物体绕圆心,的物理量,中学不研究其方向,单位：,rad/s,周期和转速,周期是物体沿圆周运动,的时间,转速是物体在单位时间内转过 的,(,n,),，也叫频率,(,f,),T,；单位：,s,n,的单位,r/s,、,r/min,f,的单位：,Hz,，,f,相切,快慢,转动快慢,圈数,一圈,垂直,定义、意义,公式、单位,向心加速度,描述速度,变化快慢的物理量,(,a,n,),方向指向,.,a,n,单位：,m/s,2,向心力,作用效果是产生向心加速度，只改变线速度,，不改变线速度的,.,方向指向,.,F,n,单位：,N,相互,关系,方向,方向,圆心,圆心,大小,=,2,r,=m,2,r,v,r,2,rf,a,n,v,2,/r,r,2,v,4,2,f,2,r,F,n,ma,n,mr,2,mv,2,/r,mv,m,4,2,f,2,r,对于向心力的几点说明：,方向：,总是沿半径方向指向圆心，方向时刻改变，是变力,效果：,产生向心加速度仅改变速度的方向，不改变速度的大小,Zxxk,产生：,向心力是按效果命名的，不是性质力它可以是某一个力，也可以是某一个力沿某方向的分力，也可以是某几个力的合力,1,、如图所示为自行车最主要的传动部件，“牙盘”（大齿轮,b,）,和“飞”（小齿轮,d,）,用链条,c,相连，踏脚,a,通过曲柄,OA,和“牙盘”固定连接，后车轮与“飞”固定连接,。,当用力踏踏脚板时，后车轮就会转动。若,r,a,:r,b,:r,d,:r,e,=5:3:1:10,则,O,A,a,c,b,d,e,a,:,b,:,d,:,e,=,v,a,:v,b,:v,d,:v,e,=,两种常见的传动装置特点：,同轴传动：固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同；,皮带传动：不打滑的摩擦传动和皮带,(,或齿轮,),传动的两轮边缘上相接触各点线速度大小相等,a,=,b,d,=,e,V,b,=,v,d,b,r,b,=,d,r,d,1:1:3:3,5:3:3:30,2.,由于地球自转，地球上的物体都随地球一起转动，以下说法正确的是,在北京和上海的物体具有相同的角速度,地球上所有物体的向心加速度都指向圆周运动的中心,地心,zxxk,在上海的物体比在北京的物体的线速度大,质量相同的物体，在北京比在上海所需的向心力大,AC,3,、质量均为,m,的三个小球，,A,、,B,、,C,分别固定在长为,3L,的轻质细杆上,OA=AB=BC=L,，杆绕,O,点以角速度,在水平面上旋转，则杆上,OA,、,AB,、,BC,每段张力的大小为),D,1,、定义：,3,、质点做匀速圆周运动的条件：,合力大小,，方向,。,物体在圆周上运动，,任意相等的时间,内通过的,圆弧长度相等。,2,、性质：,变加速曲线运动,不变,始终与速度方向垂直且指向圆心,4,、,只有向心加速度而无切向加速度,5,、由合外力提供向心力,6,非匀速圆周运动,(1),定义：线速度大小、方向,的圆周运动,(2),合力的作用,合力沿速度方向的分量,F,t,产生切向加速度，,F,t,ma,t,，它只改变速度的,合力沿半径方向的分量,F,n,产生向心加速度，,F,n,ma,n,，它只改变速度的,发生变化,大小,方向,r,mg,F,静,O,F,N,O,O,F,T,mg,F,合,F,N,mg,几种常见的匀速圆周运动受力,mg,F,N,r,F,静,O,R,F,合,火车转弯,圆锥摆,转盘,滚筒,O,l,O,O,F,N,mg,F,N,mg,mg,F,v,2,R,mg,F,N,m,v,2,R,F,N,mg,m,F,1,F,2,v,v,沿半径方向,F,n,F,F,1,0,垂直半径方向,F,t,F,2,L,H,F,弹,F,1,F,2,世界上平均海拨最高的铁路,青藏铁路于,2006,年,7,月,1,日全线贯通假设某新型国产机车总质量为,m,，沿青藏铁路运行如右图所示，已知两轨间宽度为,L,，内外轨高度差为,h,，重力加速度为,g,，如果机车要进入半径为,R,的弯道，请问，该弯道处的设计速度为多少最适宜？,Zxxk,L,H,F,弹,F,1,F,2,世界上平均海拨最高的铁路,青藏铁路于,2006,年,7,月,1,日全线贯通假设某新型国产机车总质量为,m,，沿青藏铁路运行如右图所示，已知两轨间宽度为,L,，内外轨高度差为,h,，重力加速度为,g,，如果机车要进入半径为,R,的弯道，请问，该弯道处的设计速度为多少最适宜？,F,弹,F,1,F,2,4.,如图所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球,A,和,B,，,在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下关系正确的是（）,A.,角速度,A,B,B.,线速度,v,A,v,B,向心加速度,a,A,a,B,D.支持力,N,A,N,B,B,A,N,mg,F,心,解,:,画出受力图如图示：,F,心,mg,tan,mr,2,m,v,2,/,r,m,a,N,=,mg,/,cos,角速度,A,v,B,支持力,N,A,N,B,半径,r,A,r,B,1.,定义：,做匀速圆周运动的物体，在所提供的向心力,突然消失或不足,以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，物体将做远离原来轨道的运动。,2.,本质：,离心现象是,惯性,的表现,Zxxk,离心运动并非沿半径方向飞出的运动，而是运动的半径变大，或沿切线方向飞出,离心运动并不是受到什么离心力的作用,3.,受力特点：,（,F,为实际提供的向心力）,当,F,时，物体做匀速圆周运动；,当,F,0,时，物体,；,当,F,mr,2,时，物体,；,当,F,mr,2,时，物体,mr,2,沿切线飞出,逐渐远离圆心,逐渐向圆心运动,特别提醒,物体的运动状态是由力决定的，物体做离心运动还是近心运动，关键是看提供的向心力和所需向心力的大小关系,5,洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中错误的是,(,),A,脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的,B,水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故,C,加快脱水桶转动角速度，脱水效果会更好,D,靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好,A,O,B,6,如图长为,2,L,的轻杆，两端各固定一小球，,A,球质量为,m,1,B,球质量,m,2,。,过杆的中点,O,有一水平光滑固定轴，杆可绕轴在竖直平面内转动。当转动到竖直位置且,A,球在上端、,B,球在下端时杆的角速度为,，,此时杆对转轴的作用力为零，则,A,、,B,小球的质量之比（）,1,：,1,（,2,+2g,）,:,（,2,-2g,）,（,2,+g,）,:,（,2,-g,）,（,2,-g,）,:,（,2,+g,）,C,杆对,A,小球的作用力为,T,1,T,1,+,m,1,g,=,m,1,2,L,T,1,=,m,1,2,L,-,m,1,g,杆对,B,小球的作用力为,T,2,T,2,m,2,g,=,m,2,2,L,T,2,=,m,2,2,L,+,m,2,g,杆对转轴的作用力为零：,T,1,=,T,2,即：,m,1,(,2,L,-,g,)=,m,2,(,2,L,+,g,),T,2,m,2,g,T,1,m,1,g,7.,如图,4,3,5,所示，在倾角为,30,的光滑斜面上，有一根长为,L,0.8 m,的细绳，一端固定在,O,点，另一端系一质量为,m,0.2 kg,的小球，小球沿斜面做圆周运动，试计算：,(,g,10 m/s,2,),(1),小球通过最高点,A,的最小速度,(2),若细绳的抗拉力为,F,max,10N,，小球在最低点,B,的最大速度是多少？,8,、如图所示质量为,m,的木块从半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使得木块的速率不变，那么,(),因为速率不变所以木块的加速度为零,木块下滑过程中所受的合外力越来越大,木块下滑过程中，摩擦力大小不变,木块下滑过程中，加速度大小不变，方向始终指向球心,D,9,、,如图所示，用同样材料做成的,A,、,B,、,C,三个物体放在匀角速旋转的水平台面上，已知,m,A,=,m,B,=2m,C,，,r,A,=,r,B,=r,C,/2,，若它们相对于平台都没有滑动，则：,(1),哪个物体的摩擦力的最大？,(2),哪个物体的向心加速度最大？,(3),转速增加时，哪个物体先滑动？哪个物体最后的滑动？,(,三个都一样,),(,a,C,=2a,A,=2a,B,),(C,先,滑动,；,AB,最后同时滑动,),10,、,上题中，如果材料不同，转速增加时，以下三种情况先滑动？哪个物体最后的滑动？,(1),A,=,B,=2,C,(2)2,A,=2,B,=,C,(3)4,A,=2,B,=,C,(,三个都一样,),(C,先,滑动,；,A,、,B,最后同时滑动,),(A,先,滑动,；,B,、,C,最后同时滑动,),A,C,O,B,11,、,在绕竖直轴做匀速转动的水平圆盘上，沿同一半径方向放着可视为质点的,A,、,B,两物体，同时用长为,L,的细线将这两物体连接起来，一起随盘匀速转动已知,A,、,B,两物体质量分别为,A,=0.3kg,和,B,=0.1kg,，绳长,L=0.1m,，,A,到转轴距离,r=0.2m,，,A,、,B,两物体与盘面之间的最大静摩擦力均为其重力的,0.4,倍（,g=10m/s,2,）,若使,A,、,B,两物体相对圆盘不发生相对滑动，求圆盘的角速度,当圆盘转速增加到,A,、,B,两物体即将开始滑动时，烧断细线，则,A,、,B,两物体的运动情况如何？,A,物体所受的摩擦力是多大？,O,A B,f,A,f,B,当,较小时，,AB,均由静磨擦力提供向心力，绳子无张力；,当,f,B,达到最大静磨擦力后，,再增大时，,当,f,A,达到最大静磨擦力后，,再增大时，,T,T,增大时,f,A,f,B,增大；,增大时,f,B,不变，,f,A,增大；,AB,将会做离心运动,B,有做离心运动趋势，则绳子将产生拉力；,f,A,=m,A,2,r,A,f,B,=m,B,2,r,B,f,A,-T=m,A,2,r,A,f,B,+T,=m,B,2,r,B,12,、,在绕竖直轴做匀速转动的水平圆盘上，沿同一半径方向放着可视为质点的,A,、,B,两物体，同时用长为,L,的细线将这两物体连接起来，一起随盘匀速转动已知,A,、,B,两物体质量分别为,A,=0.3kg,和,B,=0.1kg,，绳长,L=0.1m,，,A,到转轴距离,r=0.2m,，,A,、,B,两物体与盘面之间的最大静摩擦力均为其重力的,0.4,倍（,g=10m/s,2,）,若使,A,、,B,两物体相对圆盘不发生相对滑动，求圆盘的角速度,当圆盘转速增加到,A,、,B,两物体即将开始滑动时，烧断细线，则,A,、,B,两物体的运动情况如何？,A,物体所受的摩擦力是多大？,O,A B,f,A,f,B,T,T,当,AB,恰好不发生相对滑动时，,AB,所受的静摩擦力达到最大值,即,f,A,=,Km,A,g,f,B,=,Km,B,g,对,A,：,f,A,-T=m,A,2,r,A,对,B,：,f,B,+T,=m,B,2,r,B,烧断细线后，,B,将做离心运动,A,保持相对圆盘不动,13,、圆桶底面半径为,R,，,在顶部有个入口,A,，在,A,的正下方,h,处有个出口,B,，在,A,处沿切线方向有一个斜槽，一个小球恰能沿水平方向进入入口,A,后，沿光滑桶壁运动，要使小球由出口,B,飞出桶外，则小球进入,A,时速度,v,必须满足什么条件？,A,B,小球的运动由两种运动合成：,a.,水平面内的匀速圆周运动；,b.,竖直方向的自由落体运动,自由落体运动,h=1/2 gt,2,圆周运动的周期设为,T,，,T=2R/v,当,t=,nT,时，小球可由出口,B,飞出桶外,（n=1、2、3、4、）,14,、如图：直径为,d,的纸制圆筒，以角速度,绕,O,匀速转动，子弹沿直径穿过圆筒，若子弹在圆筒转不到半圈时，在圆筒上先后留下,a,，,b,两个弹孔，已知,aob,夹角为,，求子弹的速度。,补充：若把题中的“在圆筒旋转不,半周时”去掉，子弹的速度由如何？,K=0,、,1,、,2,、,),a,b,15,、,如图,4,3,12,所示，在光滑的圆锥体顶端用长为,l,的细线悬挂一质量为,m,的小球圆锥体固定在水平面上不动，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为,30.,小球以速率,v,绕圆锥体轴线在水平面内做匀速圆周运动,思路点拨,当小球做圆周运动的速率,v,足够大时，小球有可能脱离圆锥体表面，因此应当求出临界速度，然后对,(1),、,(2),问中的速度下小球的运动情况做出判断,16,、如图所示，两绳系一质量为,m,0.1kg,的小球，上面绳长,L,2m,，两端都拉直时与轴的夹角分别为,30,与,45,，问：,（,1,）球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧。,（,2,）当角速度为,3,rad,s,时，上、下两绳拉力分别为多大？,30,45,A,B,C,T,AC,Cos30,0,=mg,设角速度为,1,时,BC,绳恰好伸直但无张力，则,T,AC,mg,故当角速度满足,2.4rad/s3.16rad/s,时，两绳始终张紧,T,AC,Sin30,0,=m,1,2,LSin30,0,解得,1,=2.4rad/s,T,BC,Cos45,0,=mg,设角速度为,2,时,AC,绳恰好伸直但无张力，则,T,BC,Sin45,0,=m,2,2,LSin30,0,解得,1,=3.16rad/s,17,、如图所示，两绳系一质量为,m,0.1kg,的小球，上面绳长,L,2m,，两端都拉直时与轴的夹角分别为,30,与,45,，问：,（,1,）球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧。,（,2,）当角速度为,3,rad,s,时，上、下两绳拉力分别为多大？,30,45,A,B,C,T,AC,Cos30,0,+T,BC,Cos45,0,=mg,当,=3rad/s,时,AC,、,BC,绳均有张力，如图有,T,AC,mg,T,AC,Sin30,0,+T,BC,Sin45,0,=m,1,2,LSin30,0,联立解得,T,AC,=0.27N,T,BC,=1.09N,T,BC,