2017年高考一轮 4.3《圆周运动及向心力公式的应用》ppt课件

2017年高考一轮 4.3《圆周运动及向心力公式的应用》ppt课件内容摘要：

1、课标版 物理 第 3讲 圆周运动及向心力公式的应用 一、描述圆周运动的物理量 (1)定义 :做圆周运动的物体 ,若在相等的时间内通过的圆弧长 , 就是匀速圆周运动。 匀速圆周运动是线速度大小 的圆周运 动。 (2)性质 :加速度大小 ,方向始终指向 ,是变加速运 动。 (3)条件 :合外力大小 、方向始终与 方向垂直且指向 圆心。 教材研读 相等 不变 不变 圆心不变 速度 定义、意义 公式、单位 (1)描述做圆周运动的物体运动、 的物理量 (v) (2)是矢量 ,方向和半径垂直 ,和圆周相切 (1)v= = (2)单位 :m/s (1)描述物体绕圆心 的物理量 () (2)中学不研究其方向 ( 2、1)= = (2)单位 :s (1)周期是物体沿圆周运动 的时间 (T) (2)转速是物体在单位时间内转过的 (n),也叫频率 (f) (1)T= = ,单位 :s (2)r/s、 r/3)f= ,单位 :Hz 快慢 转动快慢 一周 圈数 (1)描述速度 变化快慢的 物理量 (2)方向指向圆心 (1) = (2)单位 :m/1)v=r= = (2) = = r = 224 2r 2v 42 (1)作用效果 :产生向心加速度 ,只改变线速度的 ,不改变线速度 的 ,因此向心力不做功。 (2)大小 :F= m = =m r。 (3)方向 :总是沿半径指向圆心 ,向心力是个变力。 自测 1 (辨析题 3、 ) (1)匀速圆周运动的速度大小保持不变。 ( ) (2)匀速圆周运动的加速度恒定。 ( ) (3)匀速圆周运动的物体所受合外力刚好提供向心力。 ( ) 答案 (1) (2) (3) 2向 大小 测 2 (多选 )电风扇的扇叶的重心如果不在转轴上 ,转动时会使风扇抖动 , 并加速转轴磨损。 调整时 ,可在扇叶的一区域通过固定小金属块的办法改 变其重心位置。 如图所示 ,A、 可视为质点 ),其质 量相等 ,它们到转轴 rA叶转动后 ,它们的 ( ) A 答案 金属块转动角速度 相等 ,由 v= 由 a=2由 F=mA=A上分析可知 A、 B、 二、离心现象 做匀速圆周运动的物体 ,在所受的合外力 4、突然消失或不足以提供圆 周运动 的情况下 ,就做逐渐远离圆心的运动 ,即离心运动。 做圆周运动的物体 ,由于本身的惯性 ,总是有沿着 飞出去的倾向。 当 F= 时 ,物体做匀速圆周运动 ; 当 F=0时 ,物体沿 飞出 ; 当 F 时 ,物体逐渐远离圆心 ,如图所 示。 所需的向心力 圆周切线方向 切线方向 测 3 如图是摩托车比赛转弯时的情形 ,转弯处路面常是外高内低 ,摩托 车转弯有一个最大安全速度 ,若超过此速度 ,摩托车将发生滑动。 对于摩托 车滑动的问题 ,下列论述正确的是 ( ) 答案 B 摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用 ,不存在离 心力 ,摩托车所受外力的合力小于所需 5、的向心力时 ,摩托车将 在切线方向与圆周之间做离心曲线运动 ,故 C、 考点一 运动学分析 在分析传动装置的各物理量时 ,要抓住不等量和相等量的关系 ,表现 为 : 相等 ,而线速度 v=向心加速度 a=2 点在同轴的一个圆盘上 ,如图甲 ,圆盘转动时 ,它们的角速度、线速 度、周期存在以下定量关系 : A=B, = ,B,并且转动方向相同。 传动皮带与和皮带连接的两轮边缘的各点线速度大小 相等 ,而两轮的角速度 = 与半径 向心加速度 a= 与半径 比。 点分别是两个轮子边缘上的点 ,两个轮子用皮带连起来 ,并且皮带 不打滑。 如图乙 ,轮子转动时 ,它们的线速度、角速度、周期存在以下定量 关 6、系 : vA= = , = ,并且转动方向相同。 v 点分别是两个齿轮边缘上的点 ,两个齿轮轮齿啮合。 如图 ,齿轮转 动时 ,它们的线速度、角速度、周期存在以下定量关系 : vA= = = , = =。 式中 点转动方向相反。 典例 1 小明同学在学习了圆周运动的知识后 ,设计了一个课题 ,名称为 :快 速测量自行车的骑行速度。 他的设想是 :通过计算踏脚板转动的角速度 ,推 算自行车的骑行速度。 经过骑行 ,他得到如下数据 : 在时间 ,那么踏脚板转动的角速度 = ;要推算自行车的骑行速度 ,还需要测量的物理量有 ;自行车骑行速度的计算公式 v=。 答案 2 牙盘的齿数 m、飞轮的齿数 n、 7、自行车后轮的半径 R(牙盘的半径 轮的半径 行车后轮的半径 R) 析 角速度 = = =。 Nt m 112222 r r R r r t或 或 或2T2 牙盘的齿数为 m,半径为 轮的齿数为 n,半径为 轮的半径为 R,则自 行车的速度 v=后 R,对牙盘和飞轮有 后 后 n=m,得 v= =2 R =。 解答传动问题的关键是确定各量关系 ,本题分析需要注意以下几个关 系 :角速度 =2n=2。 同轴的两轮上各点角速度相同 ,由链条相连 的两轮边缘上各点线速度相同 ,线速度 v=R。 (2015湖北六校调研 ,18)如图所示是磁带录音机的磁带盒的示意 图 ,A、 其半径均为 r。 在放音结 8、束时 ,磁带全部绕 到了 磁带的外缘半径为 R,且 R=3r。 现在进行倒带 ,使磁带绕到 上。 倒带时 其角速度是恒定的 ,测定磁带 全部绕到 t。 则从开始倒带到 A、 所需要的时间 ( ) A. B. t C. t D. t 212712 答案 B 因为 线速 度 v=故线速度大小随时间 可将磁带的运动等效为匀变速 直线运动模型处理。 整个过程中 ,设 v,则末速度为 3v,运 动时间为 t,加速度为 a,位移即磁带总长度为 x,由匀变速直线运动规律 :(3v)2- v=v+磁带有一半绕到 两轮半径相等、两轮角速度相 同 ,此时 ,v2ax,v=v+解得 t= t, 51(1)定义 :做圆周运动 9、的物体所受的指向圆心的合力。 (2)作用效果 :产生向心加速度 ,并不断改变物体的线速度方向 ,维持物体做 圆周运动。 (3)方向 :总是沿半径指向圆心 ,是一个变力。 (4)大小 :F=ma=m = (5)向心力来源 : 2动力学分析 向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力 ,也可以是各力的合力或某力 的分力 ,总之 ,只要能达到维持物体做圆周运动效果的力 ,就是向心力。 向 心力是按力的作用效果来命名的。 对各种情况下向心力的来源应明确 ,如 水平圆盘上跟随圆盘一起匀速转动的物体 (图甲 )和水平地面上匀速转弯的 汽车 ,所受摩擦力提供向心力 ;圆锥摆 (图乙 )和以规定速率转弯的火车 ,向心 10、 力是重力与弹力的合力。 (1)匀速圆周运动 :物体做匀速圆周运动时受到的外力的合力就是向心力 , 向心力大小不变 ,方向始终与速度方向垂直且指向圆心 ,这是物体做匀速圆 周运动的条件。 (2)变速圆周运动 :在变速圆周运动中 ,合外力不仅大小随时间改变 ,其方向 也不沿半径指向圆心。 合外力沿半径方向的分力 (或所有外力沿半径方向 的分力的矢量和 )提供向心力 ,使物体产生向心加速度 ,改变速度的方向。 合外力沿轨道切线方向的分力 ,使物体产生切向加速度 ,改变速度的大小。 典例 2 2015江苏单科 ,14(1)(2)一转动装置如图所示 ,四根轻杆 轻杆长均为 l,球和环的质量 均为 m,在转轴上的轻质弹簧连接在 小环之间 ,原长为 L。 装置静止时 ,弹簧长为 L。 转动该装置并缓慢增大转 速 ,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。 求 : 32(1)弹簧的劲度系数 k; (2)装置转动的角速度 0。 答案 (1) (2) 解析 (1)装置静止时 ,设 1、 的夹角为 1。 小环受到弹簧的弹力 =k 小环受力平衡 ,=T1 1 小球受力平衡 ,F1 c。