物理第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 12 圓周運(yùn)動(dòng)

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1、第第1212講圓周運(yùn)動(dòng)講圓周運(yùn)動(dòng)-3-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升圓周運(yùn)動(dòng)中的基本概念 -4-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升向心加速度 r 2rf m2r -5-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其線速度大小為4 m/s,轉(zhuǎn)動(dòng)周期為2 s,則下列計(jì)算錯(cuò)誤的是()A.角速度為0.5 rad/sB.轉(zhuǎn)速為0.5 r/sC.軌跡半徑為D.加速度大小為4 m/s2A-6-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,自行車后架上裝有車頭燈供電的小發(fā)電機(jī),小發(fā)電機(jī)的上端有一個(gè)摩擦小輪。行駛過程中,當(dāng)需要小發(fā)電機(jī)

2、向車頭燈供電時(shí),摩擦小輪壓緊車輪,如圖所示,此時(shí)摩擦小輪在自行車車輪摩擦力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)電機(jī)發(fā)電,已知此時(shí)摩擦小輪與自行車車輪之間不打滑,則() A.車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大于大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度B.車輪邊緣的線速度等于小齒輪邊緣的線速度C.摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度小于小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度D.摩擦小輪邊緣的線速度小于大齒輪邊緣的線速度 答案解析解析關(guān)閉大齒輪邊緣線速度和小齒輪邊緣線速度大小相等,所以大齒輪角速度小于小齒輪的角速度,小齒輪和車輪角速度相等,所以小齒輪邊緣的線速度小于車輪邊緣的線速度,車輪邊緣的線速度和摩擦小輪邊緣線速度相等,因此摩擦小輪的角速度大于車輪的角速度,因此A對,B、C、D不對。 答案解析關(guān)

3、閉A-7-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.高中階段所接觸的傳動(dòng)主要有:(1)皮帶傳動(dòng)(線速度大小相等);(2)同軸傳動(dòng)(角速度相等);(3)齒輪傳動(dòng)(線速度大小相等);(4)摩擦傳動(dòng)(線速度大小相等)。2.傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)(1)同軸傳動(dòng):固定在一起共軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上各點(diǎn)角速度相同;(2)皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng):皮帶(或齒輪)傳動(dòng)和不打滑的摩擦傳動(dòng)的兩輪邊緣上各點(diǎn)線速度大小相等。3.在討論v、r之間的關(guān)系時(shí),應(yīng)運(yùn)用控制變量法。-8-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)分析1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)定義:線速度的圓周運(yùn)動(dòng)。 (2)性質(zhì):向心加速度大小

4、,方向總是的變加速曲線運(yùn)動(dòng)。 (3)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件:合力不變,方向始終與速度方向且指向圓心。 (4)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件:當(dāng)物體所受的合外力(大小恒定)始終與速度方向垂直時(shí),物體做 運(yùn)動(dòng),此時(shí)向心力 由提供。 大小不變 不變 指向圓心 大小 垂直 勻速圓周 物體所受合外力 -9-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.向心力(1)向心力的來源:向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、彈力、摩擦力等各種力,也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一個(gè)向心力。(2)向心力的確定確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道所在的平面,確定圓心的位置。分析物體的受力情況,找出所

5、有的力沿半徑方向指向圓心的合力,就是向心力。m2r 42mrf2 -10-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,洗衣機(jī)脫水筒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),衣服貼靠在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上而不掉下來,則衣服()A.受到重力、彈力、靜摩擦力和離心力四個(gè)力的作用B.所需的向心力由重力提供C.所需的向心力由彈力提供D.轉(zhuǎn)速越快,彈力越大,摩擦力也越大C解析:衣服只受重力、彈力和靜摩擦力三個(gè)力作用,A錯(cuò);衣服做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為它所受到的合力,由于重力與靜摩擦力平衡,故彈力提供向心力,即FN=mr2,轉(zhuǎn)速越大,FN越大,C對,B、D錯(cuò)。-11-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所

6、示,輪子的半徑均為R=0.20 m,且均由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以角速度=8.0 rad/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在同一水平面上,軸心相距d=1.6 m?，F(xiàn)將一塊均勻木板輕輕地平放在輪子上,開始時(shí)木板的重心恰好在O2輪的正上方,已知木板的長度L2d,木板與輪子間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.16,則木板的重心恰好運(yùn)動(dòng)到O1輪正上方所需要的時(shí)間是(g取10 m/s2)()A.1 sB.0.5 sC.1.5 sD.條件不足,無法判斷C-12-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-13-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.解決圓周運(yùn)動(dòng)問題的主要步驟(1)審清題意,確定研究對象。明確物體

7、做圓周運(yùn)動(dòng)的平面是至關(guān)重要的一環(huán);(2)分析物體的線速度是否變化、軌道平面、圓心位置、半徑大小等;(3)分析物體的受力情況,畫出受力分析圖,確定向心力的來源;(4)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及向心力公式列方程。2.常見的三種臨界情況(1)接觸與脫離的臨界條件:兩物體相接觸或脫離,臨界條件是彈力為零。(2)兩物體相接觸相對滑動(dòng)的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。(3)繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力;繩子松弛的臨界條件是FT=0。-14-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題1.在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,按運(yùn)動(dòng)到軌道最高點(diǎn)時(shí)的受力情況可分為兩類:

8、一是無支撐(如球與繩連接、沿內(nèi)軌道運(yùn)動(dòng)的過山車等),稱為“繩(環(huán))約束模型”,二是有支撐(如球與桿連接、在彎管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)等),稱為“桿(管)約束模型”。-15-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.繩、桿模型涉及的臨界問題 0 -16-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升支持 -17-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.長度為1 m的輕桿OA的A端有一質(zhì)量為2 kg的小球,以O(shè)點(diǎn)為圓心,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,小球通過最高點(diǎn)時(shí)的速度為3 m/s,g取10 m/s2,則此時(shí)小球?qū)?)A.受到18 N的拉力B.受到38 N的支持力C.受到2 N的拉

9、力D.受到2 N的支持力D-18-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。-19-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升完成下列填空:(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖(a)所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg;(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí),托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示,該示數(shù)為 kg;(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小

10、車,記錄各次的m值如下表所示:(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對橋的壓力為 N;小車通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)-20-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升答案 (2)1.40(4)7.91.4 -21-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)類問題的解題技巧1.定模型:首先判斷是繩模型還是桿模型,兩種模型過最高點(diǎn)的臨界條件不同。2.確定臨界點(diǎn):抓住繩模型中最高點(diǎn) 及桿模型中v0這兩個(gè)臨界條件。3.研究狀態(tài):通常情況下豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。4.受力分析:對物體在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律列出方程。5.過程分析:應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律將初、末兩個(gè)狀態(tài)聯(lián)系起來列方程。