圆周运动及其应用LI课件.ppt

1、高三物理高考复习高三物理高考复习第四章曲线运动第四章曲线运动 万有引力万有引力第第2 2讲圆周运动运动讲圆周运动运动一、描述圆周运动的物理量一、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、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、向心加速度、向心力等现比周期、频率、转速、向心加速度、向心力等现比较如下表：较如下表：定义、意义定义、意义公式、单位公式、单位线速度线速度描述圆周运动的物体运描述圆周运动的物体运动动 的物理量的物理量(v)是矢量，方向和半径垂是矢量，方向和半径垂直，和圆周直，和圆周 单位：单位：m/s角速度角速度描述物体绕圆心描述物体绕圆心 的物理

2、量的物理量()中学不研究其方向中学不研究其方向单位：单位：rad/s快慢快慢相切相切转动快慢转动快慢定义、意义定义、意义公式、单位公式、单位周期周期和转和转速速周期是物体沿圆周运动周期是物体沿圆周运动 的时间的时间(T)，周期的倒数叫做频率周期的倒数叫做频率(f)转速是物体单位时间转过转速是物体单位时间转过的的 (n)f的单位：的单位：Hzn的单位：的单位：r/s、r/min向心向心加速加速度度描述速度描述速度 变化变化 的物理量的物理量(a)方向指向圆心方向指向圆心单位：单位：m/s2一周一周圈数圈数r2 方向方向快慢快慢方向方向 大小大小 圆心圆心 二、匀速圆周运动和非匀速圆周运动二、匀速

3、圆周运动和非匀速圆周运动1匀速圆周运动匀速圆周运动(1)定义：如果在相等的时间里通过的圆定义：如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等，这种运动叫做匀速圆周运动弧长度相等，这种运动叫做匀速圆周运动(2)性质：向心加速度大小性质：向心加速度大小 ，方向，方向 的变加速曲线运动的变加速曲线运动(3)质点做匀速圆周运动的条件：合力大质点做匀速圆周运动的条件：合力大小小 ，方向始终与速度方向，方向始终与速度方向 且且指向圆心指向圆心不变不变总是指向圆心总是指向圆心不变不变垂直垂直2非匀速圆周运动非匀速圆周运动(1)定义：线速度大小、方向均定义：线速度大小、方向均 的的圆周运动圆周运动(2)合力的作用合力的

4、作用合力沿速度方向的分量合力沿速度方向的分量Ft 产生切向加速产生切向加速度，度，Ftmat，它只改变速度的，它只改变速度的 合力沿半径方向的分量合力沿半径方向的分量Fn产生向心加速产生向心加速度，度，Fnman，它只改变速度的，它只改变速度的发生变化发生变化大小大小方向方向三、离心运动和向心运动三、离心运动和向心运动1离心运动离心运动(1)定义：做定义：做 的物体，在所受合外力的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动突然消失或不足以提供圆周运动 的的情况下，就做逐渐远离圆心的运动情况下，就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，本质：做圆周运动的物体，由于本

5、身的惯性，总有沿着总有沿着 飞出去的倾向飞出去的倾向(3)受力特点：受力特点：当当F时，物体做匀速圆周运动；时，物体做匀速圆周运动；当当F0时，物体沿时，物体沿飞出；飞出；当当Fmr2，物体渐渐，物体渐渐向向，如右上图所示，如右上图所示圆心靠近圆心靠近二、向心力的来源分析二、向心力的来源分析向心力不是和重力、弹力、摩擦力等向心力不是和重力、弹力、摩擦力等相并列的一种性质的力，是根据力的效相并列的一种性质的力，是根据力的效果命名的，在分析做圆周运动的质点受果命名的，在分析做圆周运动的质点受力情况时，切不可在物体所受的作用力力情况时，切不可在物体所受的作用力(重力、弹力、摩擦力、万有引力等重力、弹

6、力、摩擦力、万有引力等)以以外再添加一个向心力外再添加一个向心力向心力可能是物向心力可能是物体受到的某一个力，也可能是物体受到体受到的某一个力，也可能是物体受到的几个力的合力或某一个力的分力的几个力的合力或某一个力的分力例：几种常见的匀速圆周运动的实例例：几种常见的匀速圆周运动的实例三、火车转弯问题三、火车转弯问题在火车转弯处，让外轨高于内轨，如右图在火车转弯处，让外轨高于内轨，如右图所示，转弯时所需向心力由重力和弹力的合所示，转弯时所需向心力由重力和弹力的合力提供力提供设车轨间距为设车轨间距为L，两轨高度差为，两轨高度差为h，车转，车转弯半径为弯半径为R，质量为，质量为M的火车运行时应当有多

7、的火车运行时应当有多大的速度？大的速度？1.如右图所示，静止在地球上的物体都要随如右图所示，静止在地球上的物体都要随地球一起转动，下列说法正确的是地球一起转动，下列说法正确的是()A它们的运动周期都是相同的它们的运动周期都是相同的B它们的速度都是相同的它们的速度都是相同的C它们的线速度大小都是相同的它们的线速度大小都是相同的D它们的角速度是不同的它们的角速度是不同的解析：解析：地球上的物体均绕一个轴运动，地球上的物体均绕一个轴运动，其角速度、周期都相同，由其角速度、周期都相同，由vR知，知，R不同不同则则v不同，只有不同，只有A正确正确答案：答案：A2关于做匀速圆周运动物体的向关于做匀速圆周运

8、动物体的向心加速度方向，下列说法正确的是心加速度方向，下列说法正确的是()A与线速度方向始终垂直与线速度方向始终垂直B与线速度方向始终相反与线速度方向始终相反C始终指向圆心始终指向圆心 D始终保持不变始终保持不变答案：答案：AC3.(2011上海市嘉定区一模上海市嘉定区一模)如右图所示，如右图所示，洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱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水，下列说法中错误的是()A脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的B水会从桶中甩出是因为水滴受到向心水会从桶中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故力很大的缘故C加快脱水桶转动使角速度增大

9、，脱水加快脱水桶转动使角速度增大，脱水效果会更好效果会更好D靠近中心的衣物脱水效果不如四周的靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好衣物脱水效果好答案：答案：B4.在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低如右图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左低如右图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些汽车的运动可看做侧的路面比右侧的路面低一些汽车的运动可看做是做半径为是做半径为R的圆周运动设内外路面高度差为的圆周运动设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为路基的水平宽度为d，路面的宽度为，路面的宽度为L.已知重力加速已知重力加速度为度为g.要

10、使车轮与路面之间的横向摩擦力要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于即垂直于前进方向前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于等于零，则汽车转弯时的车速应等于()答案：答案：B答案：答案：B21：世界上平均海拨最高的铁路：世界上平均海拨最高的铁路青青藏铁路于藏铁路于2006年年7月月1日全线贯通假设某新日全线贯通假设某新型国产机车总质量为型国产机车总质量为m，沿青藏铁路运，沿青藏铁路运行如右图所示，已知两轨间宽度为行如右图所示，已知两轨间宽度为L，内外，内外轨高度差为轨高度差为h，重力加速度为，重力加速度为g，如果机车要，如果机车要进入半径为进入半径为R的弯道，请问，该弯道处的设的弯道，请问，

11、该弯道处的设计速度为多少最适宜？计速度为多少最适宜？解析：解析：机车在拐弯处可视为做圆周运动，机车在拐弯处可视为做圆周运动，此时向心力是由火车的重力和轨道对火车的此时向心力是由火车的重力和轨道对火车的支持力来提供的，如右图所示设轨道与水支持力来提供的，如右图所示设轨道与水平面的夹角为平面的夹角为，则，则1.如右图所示为一种早期的自行车，这种如右图所示为一种早期的自行车，这种不带链条传动的自行车的前轮的直径很大，不带链条传动的自行车的前轮的直径很大，这样的设计在当时主要是为了这样的设计在当时主要是为了()A提高速度提高速度B提高稳定性提高稳定性C骑行方便骑行方便 D减小阻力减小阻力解析：解析：这

12、种老式不带链条的自行车，驱这种老式不带链条的自行车，驱动轮为前轮，人蹬车的角速度一定的情况下，动轮为前轮，人蹬车的角速度一定的情况下，由由vr可知，车轮半径越大，自行车的速可知，车轮半径越大，自行车的速度就越大，所以度就越大，所以A正确正确答案：答案：A2.中央电视台中央电视台今日说法今日说法栏目最近报道了一栏目最近报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故家住公路拐弯处的张先生和赵先生家在三个月故家住公路拐弯处的张先生和赵先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲进赵先

13、生家，造成三死一伤和房第八次有辆卡车冲进赵先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案经公安部门和交通部门协屋严重损毁的血腥惨案经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示交警根据图力调查，画出的现场示意图如图所示交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是示作出以下判断，你认为正确的是()A由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动B由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动C公路在设计上可能内公路在设计上可能内(东东)高外高外(西西)低低D公路在设计上可能外公路在设计上可能外(西西)高

14、内高内(东东)低低解析：解析：由题图可知发生事故时，卡车在做圆周运由题图可知发生事故时，卡车在做圆周运动，从图可以看出卡车冲入民宅时做离心运动，故动，从图可以看出卡车冲入民宅时做离心运动，故选项选项A正确，选项正确，选项B错误；如果外侧高，卡车所受重错误；如果外侧高，卡车所受重力和支持力提供向心力，则卡车不会做离心运动，力和支持力提供向心力，则卡车不会做离心运动，也不会发生事故，故选项也不会发生事故，故选项C正确正确答案：答案：AC3.“飞车走壁飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，是一种传统的杂技艺术，演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来如右图所示，

15、已知桶壁的倾角为不掉下来如右图所示，已知桶壁的倾角为，车和人的总质量为车和人的总质量为m，做圆周运动的半径为，做圆周运动的半径为r.若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力，下列说法正确的是力，下列说法正确的是()答案：答案：AC竖直面内圆周运动的两类模型竖直面内圆周运动的两类模型对于物体在竖直面内做的圆周运动是对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有有临界问题，并伴有“最大最大”“”“最最小小”“”“刚好刚好”等词语，常分析两种模等词语，常分析两种模型型轻绳模型和轻杆模型，分析

16、比较如轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：下：【3+2 P41-5】【3+2 P39-l例例1】在在2008年年8月月19日进行了体操男子单杠的日进行了体操男子单杠的决赛，邹凯问鼎冠军，为中国代表团获得决赛，邹凯问鼎冠军，为中国代表团获得2008北京奥运会第北京奥运会第41金如图邹凯正完成一金如图邹凯正完成一个单臂回环动作，且恰好静止在最高点，设个单臂回环动作，且恰好静止在最高点，设邹凯的重心离杠邹凯的重心离杠1.60米，体重大约米，体重大约56公公斤忽略摩擦力，认为邹凯做的是圆周运斤忽略摩擦力，认为邹凯做的是圆周运动试求：动试求：(1)邹凯在最低点应以多大的邹凯在最低点应以多大的速度才能达到如

17、图效果；速度才能达到如图效果；(2)邹凯在最高、最低点时对邹凯在最高、最低点时对杠的作用力杠的作用力(1)邹凯在最低点应以多大的速度才能达到如图效果；邹凯在最低点应以多大的速度才能达到如图效果；(2)邹凯在最高、最低点时对杠的作用力邹凯在最高、最低点时对杠的作用力答案：答案：(1)8 m/s(2)560 N2 800 N如下图所示，轮如下图所示，轮O1、O3固定在同一转轴上，轮固定在同一转轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑在用皮带连接且不打滑在O1、O2、O3三个轮三个轮的边缘各取一点的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径比，已知三个轮的半径比r1 r2 r32 1 1，求：，求：(1)

18、A、B、C三点的线速度大小之比三点的线速度大小之比vA vB vC；(2)A、B、C三点的角速度之比三点的角速度之比A B C；(3)A、B、C三点的向心加速度大小之比三点的向心加速度大小之比aA aB aC.答案：答案：(1)2 2 1(2)1 2 1(3)2 4 1【思路点拨思路点拨】O1、O2轮靠皮带相连，轮子边轮靠皮带相连，轮子边缘点的线速度大小相同；缘点的线速度大小相同；O1、O3轮通过转轴相连，轮通过转轴相连，轮子上各点具有相同的角速度轮子上各点具有相同的角速度答案：(1)2 2 1(2)1 2 1(3)2 4 1分析本题的关键有两点：其一是分析本题的关键有两点：其一是绕同绕同一轮轴转动的各点角速度相同一轮轴转动的各点角速度相同；其二是；其二是皮带不打滑时，皮带不打滑时，与皮带接触的各点线速与皮带接触的各点线速度大小相同度大小相同