浙江高考物理总复习曲线运动万有引力与航天时圆周运动向心加速度向心力.pptx

第第2课时圆周运动向心加速度向心力课时圆周运动向心加速度向心力基础过关基础过关1.匀速圆周运动匀速圆周运动(1)定定义义：做做圆圆周周运运动动的的物物体体，若若在在相相等等的的时时间间内内通通过过的的圆圆弧弧长长_，就是匀速圆周运动。，就是匀速圆周运动。(2)特特点点：加加速速度度大大小小_，方方向向始始终终指指向向_，是是变变加加速速运运动。动。(3)条条件件：合合外外力力大大小小_、方方向向始始终终与与_方方向向垂垂直直且且指指向向圆心。圆心。考点一匀速圆周运动及描述的物理量考点一匀速圆周运动及描述的物理量(d/d)相等相等不变不变圆心圆心不变不变速度速度2.描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速等，现比较如下表：描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速等，现比较如下表：定义、意义公式、单位线速度(v)描述圆周运动的物体运动_的物理量是矢量，方向和半径垂直，和圆周相切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快慢快慢转动快慢转动快慢周期(T)和转速(n)或频率(f)周期是物体沿圆周运动_的时间转速是物体单位时间转过的_，也叫频率T单位：sn的单位：r/s、r/min，f的单位：Hz一周一周圈数圈数【过关演练】【过关演练】1.(2015浙浙江江7月月学学考考)如如图图所所示示，吊吊扇扇工工作作时时，关关于于同同一一扇扇叶叶上上A、B两点的运动情况，下列说法正确的是两点的运动情况，下列说法正确的是()A.周期相同周期相同 B.线速度相同线速度相同C.转速不相同转速不相同 D.角速度不相同角速度不相同答案答案A2.(2013浙浙江江6月月学学考考)如如图图所所示示，小小强强正正在在荡荡秋秋千千。关关于于绳绳上上a点点和和b点点的的线线速速度度和和角角速速度，下列关系正确的是度，下列关系正确的是()A.vavb B.vavbC.ab D.ab解解析析绳绳子子绕绕O点点转转动动，ab，rarb，由由vr知知，var，M点点为为O轮轮边边缘缘上上的的一一点点，N点点为为O轮轮上上的的任任意意一一点点，当皮带轮转动时，当皮带轮转动时，(设转动过程中不打滑设转动过程中不打滑)则则()A.M点的向心加速度一定大于点的向心加速度一定大于N点的向心加速度点的向心加速度B.M点的向心加速度一定等于点的向心加速度一定等于N点的向心加速度点的向心加速度C.M点的向心加速度可能小于点的向心加速度可能小于N点的向心加速度点的向心加速度D.M点的向心加速度可能等于点的向心加速度可能等于N点的向心加速度点的向心加速度答案答案A3.如图所示，质量相等的如图所示，质量相等的a、b两物体放在两物体放在圆盘上，到圆心的距离之比是圆盘上，到圆心的距离之比是23，圆，圆盘绕圆心做匀速圆周运动，两物体相对盘绕圆心做匀速圆周运动，两物体相对圆盘静止，圆盘静止，a、b两物体做圆周运动的向两物体做圆周运动的向心力之比是心力之比是()A.11 B.32C.23 D.94解解析析a、b随随圆圆盘盘转转动动，角角速速度度相相同同，由由Fm2r可可知知，两两物物体的向心力与运动半径成正比，体的向心力与运动半径成正比，C正确。正确。答案答案C答案答案A5.如如图图所所示示，一一个个内内壁壁光光滑滑的的圆圆锥锥形形筒筒的的轴轴线线垂垂直直于于水水平平面面，圆圆锥锥筒筒固固定定不不动动，有有两两个个质质量量相相等等的的小小球球A和和B紧紧贴贴着着内内壁壁分分别别在在图图中中所所示示的的水水平平面面内内做做匀匀速速圆圆周周运运动动，则则以以下下说说法法中中正正确确的的是是()A.A球的角速度等于球的角速度等于B球的角速度球的角速度B.A球的线速度大于球的线速度大于B球的线速度球的线速度C.A球的运动周期小于球的运动周期小于B球的运动周期球的运动周期D.A球对筒壁的压力大于球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力球对筒壁的压力答案答案B6.如如图图所所示示，“旋旋转转秋秋千千”中中的的两两个个座座椅椅A、B质质量量相相等等，通通过过相相同同长长度度的的缆缆绳绳悬悬挂挂在在旋旋转转圆圆盘盘上上。不不考考虑虑空空气气阻阻力力的的影影响响，当当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是()A.A的速度比的速度比B的大的大B.A与与B的向心加速度大小相等的向心加速度大小相等C.悬挂悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等的缆绳与竖直方向的夹角相等D.悬挂悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂的缆绳所受的拉力比悬挂B的小的小答案答案D【方法总结】【方法总结】对向心力的三点注意对向心力的三点注意(1)向向心心力力是是按按效效果果命命名名的的，不不是是物物体体实实际际受受到到的的力力，受受力力分分析析时时，不能在受力示意图上画出向心力；不能在受力示意图上画出向心力；(2)向向心心力力可可以以是是某某种种性性质质的的力力单单独独提提供供，也也可可以以是是几几个个不不同同性性质质的力共同提供；的力共同提供；(3)向心力只产生向心加速度，与物体的实际加速度不一定相同。向心力只产生向心加速度，与物体的实际加速度不一定相同。基础过关基础过关一、离心运动一、离心运动1.定定义义：做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，在在所所受受的的合合外外力力突突然然消消失失或或不不足足以以提提供供圆圆周周运运动动_的的情情况况下下，就就做做逐逐渐渐远远离离圆圆心心的运动，即离心运动。的运动，即离心运动。2.受力特点受力特点当当F供供_时，物体做匀速圆周运动；时，物体做匀速圆周运动；当当F供供0时，物体沿时，物体沿_飞出；飞出；当当F供供_时，物体逐渐远离圆心。时，物体逐渐远离圆心。所需向心力所需向心力m2r切线方向切线方向m2r考点三生活中的圆周运动考点三生活中的圆周运动(c/)二、圆周运动的实例分析二、圆周运动的实例分析1.竖直面内的圆周运动竖直面内的圆周运动(1)汽车过弧形桥汽车过弧形桥特点：重力和桥面支持力的特点：重力和桥面支持力的_提供向心力。提供向心力。(2)水流星、绳球模型、内轨道水流星、绳球模型、内轨道(3)轻杆模型、管轨道轻杆模型、管轨道2.火车转弯火车转弯特特点点：重重力力与与支支持持力力的的_提提供供向向心心力力。(火火车车按按设设计计速速度度转转弯，否则将挤压内轨或外轨弯，否则将挤压内轨或外轨)合力合力合力合力【过关演练】【过关演练】1.如图所示，洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干，利用了如图所示，洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干，利用了()A.自由落体运动自由落体运动B.离心运动离心运动C.平抛运动平抛运动D.匀速直线运动匀速直线运动答案答案B答案答案B要点突破要点突破要点一求解生活中的圆周运动问题的关键要点一求解生活中的圆周运动问题的关键构建物理模型构建物理模型1.火车转弯模型的解题策略火车转弯模型的解题策略(1)对对火火车车转转弯弯问问题题一一定定要要搞搞清清合合力力的的方方向向，指指向向圆圆心心方方向向的的合合外力提供物体做圆周运动的向心力，方向指向水平面内的圆心；外力提供物体做圆周运动的向心力，方向指向水平面内的圆心；(2)弯弯道道两两轨轨在在同同一一水水平平面面上上时时，向向心心力力由由外外轨轨对对轮轮缘缘的的挤挤压压力力提供；提供；(3)当当外外轨轨高高于于内内轨轨时时，向向心心力力由由火火车车的的重重力力和和铁铁轨轨的的支支持持力力以以及及内内、外外轨轨对对轮轮缘缘的的挤挤压压力力的的合合力力提提供供，这这还还与与火火车车的的速速度度大大小有关。小有关。2.汽车过拱桥模型汽车过拱桥模型(1)过过凹凹形形桥桥最最低低点点时时，汽汽车车的的加加速速度度方方向向竖竖直直向向上上，处处于于超超重重状状态态，为为使使对对桥桥压压力力不不超超出出最最大大承承受受力力，汽汽车车有有最最大大行行驶驶速速度度限制；限制；(2)应用牛顿第二定律列方程时，应取加速度方向为正方向；应用牛顿第二定律列方程时，应取加速度方向为正方向；(3)汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是作用力与反作用力。汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是作用力与反作用力。3.竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类分三种情况进行讨论，如图所示。分三种情况进行讨论，如图所示。(1)弹力只可能向下，如绳拉球。弹力只可能向下，如绳拉球。(2)弹力只可能向上，如车过桥。弹力只可能向上，如车过桥。答案答案A要点二离心运动要点二离心运动关于离心运动的条件，如图所示。关于离心运动的条件，如图所示。(1)做做圆圆周周运运动动的的物物体体，当当合合外外力力消消失失时时，它它就就以以这这一一时时刻刻的的线线速度沿切线方向飞出去；速度沿切线方向飞出去；(2)当当合合外外力力突突然然减减小小为为某某一一值值时时，物物体体将将会会在在切切线线方方向向与与圆圆周周之间做离心运动。之间做离心运动。【例【例2】下列关于离心现象的说法正确的是下列关于离心现象的说法正确的是()A.当物体所受的离心力大于向心力时发生离心现象当物体所受的离心力大于向心力时发生离心现象B.做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，当当它它所所受受的的一一切切外外力力都都突突然然消消失失后后，物体将做背离圆心的圆周运动物体将做背离圆心的圆周运动C.做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，当当它它所所受受的的一一切切外外力力都都突突然然消消失失后后，物体将沿切线做直线运动物体将沿切线做直线运动D.做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，当当它它所所受受的的一一切切外外力力都都突突然然消消失失后后，物体将做曲线运动物体将做曲线运动解解析析物物体体只只要要受受到到力力，必必有有施施力力物物体体，但但“离离心心力力”是是没没有有施施力力物物体体的的，故故所所谓谓的的离离心心力力是是不不存存在在的的，只只要要向向心心力力不不足足，物物体体就就做做离离心心运运动动，故故A选选项项错错；做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体，当当所所受受的的一一切切力力都都突突然然消消失失后后，物物体体将将做做匀匀速速直直线线运运动动，故故B、D选选项错，项错，C选项对。选项对。答案答案C精练题组精练题组1.一一辆辆载载重重卡卡车车，在在丘丘陵陵地地上上以以不不变变的的速速率率行行驶驶，地地形形如如图图所所示示。由由于于轮轮胎胎已已旧旧，途途中中爆爆了了胎胎。你你认认为为在在图图中中A、B、C、D四四处处中中，爆胎的可能性最大的一处是爆胎的可能性最大的一处是()A.A处处 B.B处处 C.C处处 D.D处处解解析析在在A处处，地地面面对对轮轮胎胎的的作作用用力力大大小小等等于于卡卡车车的的重重力力；在在B处处，卡卡车车做做圆圆周周运运动动，加加速速度度方方向向竖竖直直向向上上，根根据据牛牛顿顿运运动动定定律律得得知知，卡卡车车处处于于超超重重状状态态，地地面面对对卡卡车车的的作作用用力力大大于于其其重重力力；在在C处处，卡卡车车做做圆圆周周运运动动，加加速速度度方方向向竖竖直直向向下下，根根据据牛牛顿顿运运动动定定律律得得知知，卡卡车车处处于于失失重重状状态态，地地面面对对卡卡车车的的作作用用力力小小于于其其重重力力；在在D处处，地地面面对对卡卡车车的的作作用用力力等等于于重重力力垂垂直直于于斜斜面面向向下下的的分分力力，也也小小于于重重力力。故故可可知知，在在B处处，卡卡车车受受到到地地面面的的作用力最大，最容易爆胎，故选项作用力最大，最容易爆胎，故选项B正确，正确，A、C、D错误。错误。答案答案B2.游游客客乘乘坐坐过过山山车车，在在圆圆弧弧轨轨道道最最低低点点处处获获得得的的向向心心加加速速度度达达到到20 m/s2，g取取10 m/s2。那那么么此此位位置置座座椅椅对对游游客客的的作作用用力力相相当当于于游游客重力的客重力的()A.1倍倍 B.2倍倍 C.3倍倍 D.4倍倍答案答案C答案答案B解解析析小小球球沿沿管管道道上上升升到到最最高高点点的的速速度度可可以以为为零零，故故A、B均均错错误误；小小球球在在水水平平线线ab以以下下的的管管道道中中运运动动时时，由由外外侧侧管管壁壁对对小小球球的的作作用用力力FN与与小小球球重重力力在在背背离离圆圆心心方方向向的的分分力力Fmg的的合合力力提提供供向向心心力力，即即FNFmgma，因因此此，外外侧侧管管壁壁一一定定对对小小球球有有作作用用力力，而而内内侧侧管管壁壁无无作作用用力力，C正正确确；小小球球在在水水平平线线ab以以上上的的管管道道中中运运动动时时，小球受管壁的作用力情况与小球速度大小有关，小球受管壁的作用力情况与小球速度大小有关，D错误。错误。答案答案C【方法总结】【方法总结】求解圆周运动问题必须进行的三个分析求解圆周运动问题必须进行的三个分析几何分析目的是确定圆周运动的圆心、半径等运动分析目的是确定圆周运动的线速度、角速度、向心加速度等受力分析目的是通过力的合成与分解，表示出物体做圆周运动时，外界所提供的向心力