高考物理一轮复习第四章第三节圆周运动及其应用课件

这是一份高考物理一轮复习第四章第三节圆周运动及其应用课件，共50页。PPT课件主要包含了转动快慢，离心运动，圆周切线方向，mrω2，切线方向，而是物体惯性的表现，切线方向飞出，A1∶4，B2∶3，C4∶9等内容，欢迎下载使用。

一、描述圆周运动的物理量
描述圆周运动的物理量.
向心力是效果力，不是一种新性质的力，可由某一性质的力(如重力、弹力、磁场力等)提供，也可由一个力的分力或几个力的合力提供.受力分析时不要把向心力当作一个独立的力来分析.
二、圆周运动及离心运动
1.匀速圆周运动与非匀速圆周运动.
2.火车转弯运动的力学分析.由于火车的质量比较大，火车拐弯时所需的向心力就很大.如果铁轨内、外侧一样高，则外侧轮缘所受的压力很大，容易损坏；实际运用中使______略高于______，从而利用______和铁轨支持力的合力提供火车拐弯时所需的向心力.
(1)本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着__________________飞出去的倾向.(2)受力特点(如图 4-3-1 所示).图 4-3-1
①当 F＝________时，物体做匀速圆周运动.②当 F＝0 时，物体沿____________飞出.③当 F<________时，物体逐渐远离圆心，F 为实际提供的向心力.④当 F>mrω2 时，物体逐渐向______靠近，做向心运动.
(1)物体做离心运动不是物体受到所谓离心力作用，
(2)物体做离心运动时，并非沿半径方向飞出，而是运动半径
越来越大或沿切线方向飞出.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.
(1)物体做匀速圆周运动时，其角速度是不变的.((2)物体做匀速圆周运动时，其合外力是不变的.((3)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因.(
(4)做匀速圆周运动的物体，当合外力突然减小时，物体将沿
(5)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动，这是摩托车受
沿转弯半径向外的离心力作用的缘故.(答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2.甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为 1∶2，转动半径之比为 1∶2，在相等时间里甲转过 60°，乙转过 45°，则
它们所受外力的合力之比为(
3.(2022 年广东广州一模)如图 4-3-2 是某电力机车雨刷器的示意图.雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而成，M、 N 为刮水片的两个端点，P 为刮水片与雨刮臂的链接点，雨刮臂绕 O 轴转动的过程
中，刮水片始终保持竖直，下列说法正确的是(A.P 点的线速度始终不变B.P 点的向心加速度不变C.M、N 两点的线速度相同D.M、N 两点的运动周期不同
解析：P 点以 O 为圆心做圆周运动，所以线速度与向心加速度方向变化，A、B 错误.由于刮水片始终保持竖直，所以刮水片各点的线速度与 P 点的相同，所以 M、N 两点的线速度相同，C正确.刮水器上各点的周期相同，所以 M、N 两点的周期相同，D错误.
4.(2022 年上海卷)一运动员滑雪时的运动轨迹如图 4-3-3 所示，已知该运动员滑行的速率保持不变，角速度为ω，向心加速
A.ω变小，a 变小C.ω变大，a 变小
B.ω变小，a 变大D.ω变大，a 变大
热点 1 圆周运动基本量及关系
考向 1 描述圆周运动的各物理量的计算[热点归纳]
圆周运动各物理量间的关系.
【典题 1】(2022 年河南郑州二模)随着车辆的增多，很多地方都安装有车牌自动识别的直杆道闸.如图 4-3-4 所示为某直杆道闸OM，OM 长度为 3 m，N 点为 OM 中点，直杆可绕转轴 O 在竖直平面内匀速转动.一辆长度为 4 m 的汽车以速度 v＝2 m/s 垂直于自动识别线 ab 匀速运动，汽车前端从 ab 运动到直杆处 a′b′的时间为3.3 s.已知自动识别系统的反应时间为 0.3 s，直杆在汽车前端到达
a′b′时，抬高了 45°.关于直杆的转动下列说法正确的是(
C.自动识别线 ab 到直杆处 a′b′的距离为 6 mD.汽车刚通过道闸时，直杆抬起的
考向 2 传动装置的特点[热点归纳]
常见的三种传动方式及特点.
【典题 2】(多选)自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不同，他们的比值为 2∶1∶4，他们的边缘有三个点 A、B、C 如图 4-3-5
所示，下列说法正确的是(
A.B、C 的角速度之比为 1∶1B.A、B 的线速度之比为 1∶1C.A、C 的线速度之比为 1∶2
D.A、C 的向心加速度之比为 8∶1
解析：因为自行车小齿轮、后轮是同轴转动，所以角速度相同，即 B、C 的角速度之比为ωB∶ωC＝1∶1，A 正确.因为自行车的大齿轮、小齿轮是靠链条传动，所以边缘的线速度大小相等，
即 A、B 的线速度之比为 vA∶vB＝1∶1，B 正确.对自行车小齿轮、后轮，根据 v＝rω得 vB∶vC＝rB∶rC＝1∶4，所以 A、C 的线速度
考向 3 圆周运动与平抛运动的综合
【典题 3】(2023 年福建福州模拟)如图 4-3-6 为某景观水车模型，水从槽口水平流出，某时刻正好垂直落在与水平面成 30°角的轮叶边缘上，轮叶在水流不断冲击下以角速度ω转动.已知槽口到水车轮轴所在的水平面距离为 2R，水车轮轴到轮缘的距离为 R.(忽略空气阻力，重力加速度为 g).求：(1)水流从槽口到轮叶的运动时间.(2)水流打在轮叶上的速度大小.
(3)轮缘上一个质量为 m 的钉子，随水车转动时需要的向心力
解：(1)水流落下做平抛运动，竖直方向有
(3)轮缘上一个质量为 m 的钉子，随水车转动时需要的向心力大小 F＝mω2R.
热点 2 圆周运动的动力学问题[热点归纳]
1.“一、二、三、四”求解圆周运动问题.
2.常见的圆周运动分析.
考向 1 圆锥摆模型【典题 4】如图 4-3-7 所示，质量相等的甲、乙两个小球，在光滑玻璃漏斗内壁做水平面内的匀速圆周运动，甲在乙的上方.则
)A.球甲的角速度一定大于球乙的角速度B.球甲的线速度一定大于球乙的线速度C.球甲的运动周期一定小于球乙的运动周期
D.甲对内壁的压力一定大于乙对内壁的压力
解析：对小球受力分析，小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力，设支持力与竖直方向夹角为θ，根据牛顿第二定律
题图可知，球甲的轨迹半径大，则球甲的角速度一定小于球乙的角速度，球甲的线速度一定大于球乙的线速度，故 A 错误，B 正
，因为球甲的角速度一定小于球乙的角速度，则球
甲的运动周期一定大于球乙的运动周期，故 C 错误.因为支持力 FN
，结合牛顿第三定律，球甲对内壁的压力一定等于球乙对
内壁的压力，故 D 错误.答案：B方法点拨：本题情境下，两球的线速度、角速度、周期、向心加速度均与球的质量无关，但向心力、弹力与球的质量有关，若将本题的球换为质量不同的球，ABC 三个选项结果不受影响.
考向 2 圆周运动临界
【典题 5】(多选，2023 年河南模拟)一个可以转动的玩具装置如图 4-3-8 所示，四根轻杆 OA、OC、AB、CB 与两小球及一小环通过铰链连接，轻杆长均为 L，球和环的质量均为 m，O 端固定在竖直的轻质转轴上.套在转轴上的轻质弹簧连接在 O 与小环之间，速，发现小环缓慢上升.弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和
空气阻力，重力加速度为 g.则下列说法正确的是(
A.弹簧的劲度系数为 k＝
B.弹簧的劲度系数为 k＝
C.装置转动的角速度为
D.装置转动的角速度为
度为 x，小环受力平衡，则 F弹2＝k(x－L)＝mg，小球在竖直方向有 F2cs θ2＝mg，在水平方向有 F2sin θ2＝mωL sin θ2，由几何关
竖直平面内圆周运动的轻绳、轻杆模型
【典题 6】(2023 年河北沧州联考)如图 4-3-9 甲所示，轻杆一端固定一小球，以另一端 O 为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动.规定竖直向下为杆受力的正方向，在最高点时，杆的受力与小球速度平方的关系图像如图乙所示.重力加速度 g 取 10 m/s2.则下
甲A.小球的质量为 1 kgC.轻杆的长度为 1 m
乙图 4-3-9B.小球的质量为 0.5 kgD.轻杆的长度为 0.5 m
r＝0.5 m，选 D.
【触类旁通】如图 4-3-10 所示，用长为 l 的细绳拴着质量为 m
的小球在竖直平面内做圆周运动.下列说法正确的是(A.小球经过圆周最高点时速度可以为零B.小球经过圆周最高点的最大速度为C.小球经过圆周最低点时绳的拉力可以小于重力D.小球经过圆周最低点时绳的拉力一定大于
小球经过最高点时绳的拉力