物理4.圆周运动复习课件ppt

这是一份物理4.圆周运动复习课件ppt，共13页。PPT课件主要包含了图4-3-2，＊体验应用＊，图4-3-3，图4-3-4，图4-3-5，图4-3-6，图4-3-7，图4-3-8，图4-3-9，答案8N等内容，欢迎下载使用。
2.图4-3-2(a)是有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动经过最高点的情况。 注意：杆与绳不同，杆对球既能产生拉力，也能对球产生支持力。 (1)临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能达到最高点的临界速度v临界=0。 (2)图4-3-2(a)所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力情况： ①当v=0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力FN，其大小等于小球的重力，即FN=mg。 ②当0＜v＜ 时，向心力F向=mv2/R＜mg，则有：mg-FN=mv2/R，杆对小球的支持力的方向竖直向上，大小随速度的增大而减小，其取值范围是：mg＞FN＞0。 ③当v= 时，F向=mv2/R=mg，FN=0。 ④当v＞ 时，向心力F=mv2/R＞mg，杆对小球有指向圆心的拉力，有mg+F=mv2/R，其大小随速度的增大而增大。 (3)图4-3-2(b)中小球经过最高点时，光滑硬管对小球的弹力情况： ①当v=0时，管的内壁下侧对小球有竖直向上的支持力FN，其大小等于小球重力，即FN=mg。 ②当0＜v＜ 时，管的内壁下侧对小球有竖直向上的支持力FN，大小随速度的增大而减小，其取值范围是mg＞FN＞0。 ③当v= 时，FN=0。 ④当v＞ 时，管的上侧内壁对小球有竖直向下指向圆心的压力，其大小随速度的增大而增大。
专家支招： 1.解答竖直面内的圆周运动问题时，首先要搞清是绳模型还是杆模型，在最高点绳模型小球的最小速度是 ；而杆模型小球在最高点的最小速度为零，要注意根据速度的大小判断是拉力还是支持力。 2.向心力公式F=mv2/R=mω2R，既适用于匀速圆周运动，又适用于变速圆周运动，对于变速圆周运动来说，式中的v和ω是做圆周运动的物体在那一时刻的瞬时线速度和瞬时角速度。对于任何圆周运动的物体来说，将物体所受到的所有外力沿半径方向和垂直于半径方向分解后，所有在半径方向上的合力就是向心力。
1.如图4-3-3所示，轻杆的一端有一个小球，另一端有 光滑的固 定轴O。现给球一初速度，使球和杆一 起绕O轴在竖直面内转动，不计空气阻力，用F表 示球到达最高点时杆对小球的作用力，则F( ) A.一定是拉力 B.一定是推力 C.一定等于0 D.可能是拉力，可能是推力，也可能等于0
1.火车转弯问题 在平直轨道上匀速行驶的火车，所受合外力为零，在火车转弯时，什么力提供向心力呢？在火车转弯处，让外轨高于内轨，如图4-3-4所示，转弯时所需向心力由重力和弹力的合力提供。若轨道水平，转弯时所需向心力应由外轨对车轮的挤压力提供，而这样对车轨会造成损坏。车速大时，容易出事故。 设车轨间距为L，两轨高度差为h，车转弯半径为R，质量为M的火车运行时应当有多大的速度？ 根据三角形边角关系知sinθ=h/L，对火车的受力情况分析得tanθ=F/(Mg)。 因为θ角很小，所以sinθ≈tanθ，故h/L=F/(Mg)，所以向心力F=h/LMg，又因为F=Mv2/R，所以车速 。 由于铁轨建成后h、L、R各量是确定的，故火车转弯时的车速应是一个定值，否则将对铁轨有不利影响，如：
要点二 水平面内的圆周运动
2.圆锥摆 圆锥摆是运动轨迹在水平面内的一种典型的匀速圆周运动，此类模型的特点是：①运动特点：物体做匀速圆周运动，物体做圆周运动的圆心在水平面内；②受力特点：物体所受的重力与弹力(拉力或支持力)的合力充当向心力，合力的方向是水平指向圆心的。 解此类题的关键是准确找出圆心，求出圆周运动的半径，利用合成分解法或正交分解法列牛顿定律方程求解。
2.［2009年高考广东物理卷］如图4-3-5所示， 一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO′ 转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别 为R和H，筒内壁A点的高度为筒高的一半， 内壁上有一质量为m的小物块。求： (1)当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到 的摩擦力和支持力的大小； (2)当物块在A点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，筒 转动的角速度。
【答案】(1) (2)
【解析】a、c两点为同皮带上的两点，速率一样，它们的线速度大小相等，选项C正确；c和b为同一轮轴上两点，它们的角速度相同，由线速度公式v=ωr可知，c点与b点线速度大小不同，故a点与b点线速度不同，选项A不正确；由va=vc得ωa=2ωc，ωb=ωc，选项B不正确；由于ωd=ωc，d点向心加速度为ad=ω2d·4r，a点的向心加速度为aa=ω2a·r＝4ω2dr，选项D正确。
【例1】图4-3-6为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大 轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位 于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则( ) A.a点与b点的线速度大小相等 B.a点与b点的角速度大小相等 C.a点与c点的线速度大小相等 D.a点与d点的向心加速度大小相等
热点一 线速度v、角速度ω及向心加速度a的大小关系
【名师支招】(1)两个隐含条件：两轮上与皮带接触的各点线速度大小相等；同一转轮上的各点的角速度大小相同，这是解决问题的突破口。 (2)熟练应用关系v=ωr，a=v2/r=ω2r=ωv是解决此类问题的关键。
如图4-3-7所示，甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动，相互之间不打滑，其半径分别为r1、r2、r3。若甲轮的角速度为ω1，则丙轮的角速度为( )A.r1ω1/r3B.r3ω1/r1C.r3ω1/r2D.r1ω1/r2
【例2】如图4-3-8所示，半径为R的圆板做匀速转动，当半径OB转到某一方向时， 在圆板中心正上方高h处，以平行于OB方向水平抛出一小球。要使小球与圆板 只碰撞一次，且落点为B，求小球水平抛出时的速度v0及圆板转动的角速度ω 分别是多少？
热点二 圆周运动的周期性问题
【名师支招】圆周运动具有周期性，因此与圆周运动有关的部分题目的解可能具有周期性。分析该部分题目时要注意考虑周期性，把要求的解回答全面，避免出现漏解。
【解析】(1)设小球做平抛运动落到B点的时间为t，则 R=v0t ① h=1/2gt2 ② 由①②解得： 恰好落在B点，则平抛运动时间t与周期T的关系是： t=nT(n=1,2,…) ③ 又因为T=2π/ω ④ 由以上各式解得： (n=1,2…)。
如图4-3-9所示，直径为d的纸筒，以角速度ω绕O轴转动，一颗子弹沿直径水平穿过圆纸筒，先后留下a、b两个弹孔，且Oa、Ob间的夹角为α，则子弹的速度为多少？
热点三 竖直平面内的圆周运动
【名师支招】(1) 正确理解A物体“刚好能通过Q点”的含义是解决本题的关键。常用来表达临界状态的词语还有“恰好”“恰能”“至少”“至多”等，同学们在审题时必须高度注意。小球沿圆弧M→P→Q通过最高点Q时，应从圆周运动的规律，即应从向心力与线速度的关系求解小球经过Q点的临界速度。 (2)圆周运动常与机械能守恒定律、动能定理、电荷在磁场中的偏转等知识相联系，构成综合性较强的题目。
一质量为m的金属小球拴在长为L的细线下端，细线上端固定在O点处，在悬点O的正下方P处钉有一光滑钉子，如图4-3-12所示。现将小球拉至悬线水平，然后释放。为使悬线碰到钉子后，小球能绕钉子在竖直平面内做完整的圆周运动，则OP的最小距离是多少？
【例4】如图4-3-13所示，把一个质量m=1 kg的物体通过两根等长的细绳与竖直杆上A、B两个固 定点相连接，绳a、b长都是1 m，AB长度是1.6 m，求直杆和球旋转的角速度为多少时，b绳 上才有张力？(g=10 m/s2)
热点四 圆周运动中的临界问题
【名师支招】b绳拉直前，a绳拉力的水平分力提供向心力，且ω增大时θ增大，直到b绳拉直有力作用时，θ不再变化，两绳拉力在水平方向分力的合力提供向心力。
【解析】已知a、b绳长均为1 m，即AC=BC=1 m，AO=1/2AB=0.8 m，如图4-3-14所示，在△AOC中，csθ=AO/AC=0.8/1=0.8,得sinθ=0.6，θ=37° 小球做圆周运动的轨道半径 r=OC=AC·sinθ=1×0.6 m=0.6 m。 b绳被拉直但无张力时，小球所受的重力mg与a绳拉力FTa的合力F提供向心力，其受力分析如图4-3-14所示，由图可知小球的向心力为 F=mgtanθ 根据牛顿第二定律得F=mgtanθ=mrω2 解得直杆和球的角速度为 rad/s=3.5rad/s 当直杆和球的角速度ω>3.5 rad/s时，b中才有张力。
【答案】大于3.5 rad/s