备战2025届新高考物理一轮总复习第4章抛体运动与圆周运动第3讲圆周运动课件

这是一份备战2025届新高考物理一轮总复习第4章抛体运动与圆周运动第3讲圆周运动课件，共37页。PPT课件主要包含了rads，ω2r，ACD，mω2r，审题指导，考点三离心运动，圆周运动，向心力，切线方向，受力特点等内容，欢迎下载使用。

考点一　圆周运动的运动学问题
圆周运动1.匀速圆周运动 “匀速”指速率不变(1)定义:如果物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处　　　　,这种运动叫作匀速圆周运动。 (2)速度特点:速度的大小　　　　,方向始终与半径垂直。 
2.描述圆周运动的物理量
1.圆周运动各物理量间的关系
2.常见的三种传动方式及特点(1)皮带传动:如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动时,两轮边缘线速度大小相等,即vA=vB。
(2)摩擦传动:如图丙所示,两轮边缘接触,接触点无打滑现象时,两轮边缘线速度大小相等,即vA=vB。
(3)同轴传动:如图丁所示,两轮固定在一起绕同一转轴转动,两轮转动的角速度大小相等,即ωA=ωB。
考向一圆周运动基本物理量的关系典题1 (2023湖北武汉模拟)剪纸艺术源远流长,经久不衰,是中国民间艺术中的瑰宝。将如图所示具有对称性的剪纸平放并固定在水平圆盘上,剪纸中心与圆盘中心重合,圆盘匀速转动,在暗室中用每秒闪光10次的频闪光源照射圆盘,暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止,则圆盘的转速至少为(　　) r/sB.2 r/sC.4 r/sD.4π r/s
考向二 三种传动方式及特点典题2 如图甲所示,修正带是通过两个齿轮相互咬合进行工作的,其原理可简化为图乙所示的模型。A、B是小、大齿轮边缘上的两点,C是大轮上的一点。若大轮半径是小轮半径的2倍,小轮中心到A点和大轮中心到C点的距离之比为2∶1,则A、B、C三点(　　)
A.线速度大小之比为4∶4∶1B.角速度之比为1∶1∶1C.转速之比为2∶2∶1D.向心加速度大小之比为2∶1∶1
解析 A、B是小、大齿轮边缘上的两点,可知vA=vB,又v=ωr,rA= rB,可得ωA=2ωB,由于B、C两点都在大轮上,可知ωB=ωC,又v=ωr,rB=4rC,可得vB=4vC,则A、B、C三点线速度大小之比为vA∶vB∶vC=4∶4∶1,A、B、C三点角速度之比为ωA∶ωB∶ωC=2∶1∶1,选项A正确,B错误;根据角速度和转速的关系ω=2πn,可知A、B、C三点转速之比为nA∶nB∶nC=ωA∶ωB∶ωC=2∶1∶1,选项C错误;根据向心加速度a=ω2r可知,A、B、C三点向心加速度大小之比为aA∶aB∶aC=8∶4∶1,选项D错误。
考向三 圆周运动的多解问题典题3 (多选)如图所示,直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒,从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h,重力加速度为g,则(　　)
考点二　圆周运动的动力学问题
匀速圆周运动的向心力1.作用效果:向心力产生向心加速度,只改变速度的　　　　,不改变速度的　　　　。 3.方向:始终沿半径方向指向　　　　,时刻在改变,即向心力是一个变力。4.来源:物体所受合力一定指向圆心,全部提供向心力。特别提醒 非匀速圆周运动的物体的合力不指向圆心,切向合力改变速度大小,径向合力提供向心力,改变速度方向。
圆周运动模型分析方法
考向一 锥摆模型典题4 (多选)(2021河北卷)如图所示,矩形金属框MNQP竖直放置,其中MN、PQ足够长,且PQ杆光滑。一根轻弹簧一端固定在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω'匀速转动时,小球均相对PQ杆静止。若ω'>ω,则与以ω匀速转动时相比,以ω'匀速转动时(　　)A.小球的高度一定降低B.弹簧弹力的大小一定不变C.小球对杆压力的大小一定变大D.小球所受合外力的大小一定变大
解析 对小球进行受力分析,小球受到杆的弹力可能向右也可能向左。
竖直方向上有kxsin θ=mg,若x增大,则θ要减小,若x减小,则θ要增大才可以,而由几何知识可知,x增大时,θ也增大,所以小球的高度不变,弹簧弹力的大小一定不变,故A错误,B正确;
水平方向上设向左为正方向,则有kxcs θ+FN=mω2R,因为ω'>ω,所以合外力大小F合'=mω'2R>mω2R,故D正确;又因为kxcs θ不变,所以FN'=mω'2R-kxcs θ,其大小可能变大,可能变小,也可能不变,故C错误。
易错警示 (1)未意识到小球在竖直方向上只受重力和弹簧弹力的竖直分力作用,且二力始终平衡;(2)未意识到杆对小球的弹力的方向可能向里,也可能向外。
典题5 (2024山西吕梁模拟)旋转木马可以简化为如图所示的模型,a、b两个小球分别用悬线悬于水平杆上的A、B两点,2lOA=lAB。装置绕竖直杆稳定匀速旋转后,a、b在同一水平面内做匀速圆周运动,两悬线与竖直方向的夹角分别为α、θ,则α、θ关系满足(　　)
A.tan θ= tan αB.tan θ=3tan αC.sin θ= sin αD.sin θ=3sin α
解析 设OA段长为L,OB段长为3L,匀速旋转小球到悬点的高度均为h,由于a、b两球做圆周运动的角速度相同,且都满足mgtan φ=mω2r,则有
考向二 转弯模型典题6 (多选) (2024广东广州模拟)若将短道速滑运动员在弯道转弯的过程看成在水平冰面上的一段匀速圆周运动,转弯时冰刀嵌入冰内从而使冰刀受与冰面夹角为θ(蹬冰角)的支持力,不计一切摩擦,弯道半径为R,重力加速度为g。以下说法正确的是(　　)
A.地面对运动员的作用力与重力大小相等B.运动员转弯时速度的大小为C.若运动员转弯速度变大,则需要减小蹬冰角D.运动员做匀速圆周运动,他所受合外力保持不变
考向三 圆盘模型典题7 (多选)(2024湖北荆门联考)如图所示,足够大且光滑的桌面上有个光滑的小孔O,一根轻绳穿过小孔两端各系着质量分别为m1和m2的两个物体A、B,它们分别以O、O'点为圆心、以相同角速度ω做匀速圆周运动,半径分别是r1、r2,A和B到O点的绳长分别为l1和l2,下列说法正确的是(　　)A.A和B做圆周运动所需要的向心力大小不同B.剪断细绳,A做匀速直线运动,B做自由落体运动
解析 同一根轻绳弹力大小相等,设为T,对物体A有T =m1ω2r1=m1ω2l1,设下方绳与竖直方向夹角为θ,对物体B有T sin θ=m2ω2r2=m2ω2l2sin θ,解得绳A、D正确,C错误。剪断细绳,A在水平桌面上做匀速直线运动,B做平抛运动,B错误。
规律方法 “四步法”解决圆周运动的动力学问题
离心运动 做离心运动的物体并没有受到一个离心力的作用1.定义做　　　　　　的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供做圆周运动所需　　　　　的情况下,将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　　　　,总有沿着圆周　　　　　　飞出去的倾向。 
(1)当Fn=mω2r时,物体做　　　　运动。 (2)当Fn=0时,物体沿　　　　方向飞出。 (3)当Fnmω2r时,物体将逐渐靠近圆心,做近心运动。
提示 行驶的汽车对地面的压力小于汽车的重力,且汽车速度越大对地面的压力越小。
典题8 (多选)滚筒洗衣机静止于水平地面上,衣物随着滚筒一起在竖直平面内做高速匀速圆周运动,以达到脱水的效果,滚筒截面如图所示,A点为最高点,B点为最低点,CD为水平方向的直径,下列说法正确的有(　　)A.衣物运动到A点时处于超重状态B.衣物运动到B点时脱水效果最好C.衣物运动到C点或D点时,洗衣机对地面的摩擦力不为零D.衣物在B点时,洗衣机对地面的压力等于洗衣机的重力