2013高考?xì)v史 第四單元 第3講 圓周運(yùn)動及其應(yīng)用知識研習(xí)課件 魯科版必修2

1、1．描述圓周運(yùn)動快慢的幾個物理量,,2.向心加速度(1)定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體，加速度都指向，這個加速度稱為向心加速度．(2)計(jì)算公式：向心加速度a＝或a＝.3．向心力(1)作用效果：產(chǎn)生，不斷改變物體線速度的，維持物體做圓周運(yùn)動．(2)方向：總是沿半徑指向 ，是一個．,圓心,ω2r,向心加速度,方向,圓心,變力,3．向心力(1)作用效果：產(chǎn)生，不斷改變物體線速度的，維持物體做圓周

2、運(yùn)動．(2)方向：總是沿半徑指向 ，是一個．(3)大?。篎向＝.(4)向心力是從來命名的，它并不是像重力、彈力、摩擦力那樣，是某種性質(zhì)的力．向心力是一種效果力．,向心加速度,方向,圓心,變力,mrω2,力的作用效果,4．離心運(yùn)動(1)定義：在向心力突然消失或合力不足以提供所需要的向心力時(shí)，物體雖不會 ，也會 ，做運(yùn)動．(2)離心運(yùn)動與受力的關(guān)系：如圖所示．,沿切線飛出

3、去,逐漸遠(yuǎn)離,離心,圓心,2．角速度ω半徑轉(zhuǎn)過的角度與所用時(shí)間的比值稱為角速度，ω＝ 單位：弧度/秒(rad/s或rad·s－1)．3．轉(zhuǎn)速n在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)叫做轉(zhuǎn)速．單位：轉(zhuǎn)/秒(r/s)或轉(zhuǎn)/分(r/min)．4．周期T做勻速圓周運(yùn)動的物體經(jīng)過一周所用的時(shí)間叫做周期．,6．向心加速度(1)做勻速圓周運(yùn)動的物體的加速度叫做向心加速度．(2)加速度的方向指向圓心．(3)公式：a＝v2/r＝rω2.,【

4、技巧提示】　(1)以上各量均表示物體做勻速圓周運(yùn)動的快慢程度．(2)v、ω都是矢量，但高中階段不討論ω的方向性．(3)“勻速圓周運(yùn)動”中的“勻速”是指速率不變，因此也叫“勻速率圓周運(yùn)動”．,【案例1】如圖所示，為一皮帶傳動裝置，右輪的半徑為r，a是它邊緣上的一點(diǎn)；左側(cè)是一輪軸，大輪的半徑為4r，小輪的半徑為2r，b點(diǎn)在小輪上，到小輪中心的距離為r，c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上．若在轉(zhuǎn)動過程中皮帶不打滑，則(　　)A．a(chǎn)點(diǎn)與

5、b點(diǎn)的線速度大小相等B．a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等C．a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度大小相等D．a(chǎn)點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度大小不相等,【即時(shí)鞏固1】如圖所示，兩個嚙合齒輪，小齒輪半徑為10 cm，大齒輪半徑為20 cm，大齒輪中C點(diǎn)離圓心O2的距離為10 cm，A、B分別為兩個齒輪邊緣上的點(diǎn)，則A、B、C三點(diǎn)的（ ）A.線速度之比為1∶1∶1B.角速度之比為1∶1∶1C.向心加速度之比為4∶2∶1D.轉(zhuǎn)動周期之比為2∶1∶1,【解析】

6、由題意知RB=2RA=2RC，而vA=vB,ωARA=ωBRB,ωA∶ωB=RB∶RA=2∶1,又有ωB=ωC，由v=ω·R,知vB=2vC，故A、B、C三點(diǎn)線速度之比為2∶2∶1，角速度之比為2∶1∶1，因T=2π/ω,故周期之比為1∶2∶2，由a=ω2R，可知向心加速度之比為（22×1）∶（12×2）∶（12×1）=4∶2∶1，故選C.【答案】C,考點(diǎn)二　圓周運(yùn)動中的動力學(xué)問題

7、分析1．向心力的作用效果向心力總是指向圓心，而線速度是沿圓周的切線方向，故向心力始終與線速度垂直．所以，向心力的作用效果只改變物體速度的方向，而不改變速度的大?。?．向心力的來源向心力是按力的作用效果命名的．凡是產(chǎn)生向心加速度的力，不管屬于哪種性質(zhì)，都是向心力．它可以是重力、彈力等各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，還可以是某個力的分力．,當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，合外力就是向心力；當(dāng)物體做變速圓周運(yùn)動時(shí)，合外力指向圓心的分力就是向

8、心力．3．用牛頓第二定律解答有關(guān)圓周運(yùn)動問題的一般步驟(1)明確研究對象；(2)確定研究對象的運(yùn)動軌道平面和圓心的位置；(3)按通常方法全面分析運(yùn)動物體的受力情況，從中確定是哪些力和向心力有關(guān)，注意：在分析受力時(shí)不要多出一個向心力來；,(4)建立正交坐標(biāo)(以指向圓心方向?yàn)閤軸的正方向)，將力正交分解到坐標(biāo)軸方向上；(5)根據(jù)牛頓第二定律或力的平衡條件分別列方程求解．,【案例2】（2011·北京理綜）如圖所示，長度為l

9、的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m的小球（小球的大小可以忽略）.（1）在水平拉力F的作用下，輕繩與豎直方向的夾角為α，小球保持靜止.畫出此時(shí)小球的受力圖，并求力F的大??；（2）由圖示位置無初速釋放小球，求當(dāng)小球通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小及輕繩對小球的拉力.不計(jì)空氣阻力.,【解析】（1）受力分析如圖根據(jù)平衡條件，應(yīng)滿足Tcosα=mg，Tsinα=F.拉力大小F=mgtanα.（2）運(yùn)動中只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒m

10、gl（1-cosα）= .則通過最低點(diǎn)時(shí)，小球的速度大小v= .根據(jù)牛頓第二定律 T′-mg= .,,,,解得輕繩對小球的拉力T′=mg+ =mg（3-2cosα），方向豎直向上.【答案】（1）圖見解析 mgtanα（2） mg（3

11、-2cosα），方向豎直向上,,,【即時(shí)鞏固2】在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低.如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些.汽車的運(yùn)動可看做是半徑為R的周圍運(yùn)動.設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L.已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力（即垂直于前進(jìn)方向）等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于（ ）,,,,,,,【解析】要使車輪與路面之間橫向摩擦力為零，必須是重力和支

12、持力的合力提供向心力， mgtanθ= ，其中tanθ= ，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速為v= ，故選項(xiàng)B正確.,,,,,,【答案】B,考點(diǎn)三　豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動問題分析1．在最高點(diǎn)時(shí)繩、桿、環(huán)的臨界情況分析,,【案例3】某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的玩具軌道，其中“2008”四個等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)（所有數(shù)字均由圓或半圓組成，圓半徑比細(xì)管的內(nèi)徑大很多），

13、底端與水平地面相切.彈射裝置將一個小物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）以va=5 m/s的水平初速度由a點(diǎn)彈出，從b點(diǎn)進(jìn)入軌道，依次經(jīng)過“8002”后從p點(diǎn)水平拋出.小物體與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ=0.3，不計(jì)其他機(jī)械能損失.已知ab段長L=1.5 m，數(shù)字“0”的半徑R=0.2 m，小物體質(zhì)量m=0.01 kg，g=10 m/s2.求：（1）小物體從p點(diǎn)拋出后的水平射程；（2）小物體經(jīng)過數(shù)字“0”的最高點(diǎn)時(shí)管道對小物體作用力的大小和方向.,【

14、解析】（1）設(shè)小物體運(yùn)動到p點(diǎn)時(shí)速度大小為v，對小物體由a運(yùn)動到p過程應(yīng)用動能定理得-μmgL-2mgR= .① 小物體自p點(diǎn)做平拋運(yùn)動，設(shè)運(yùn)動時(shí)間為t，水平射程為s，則2R= ,② s=vt,③聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)解得s=0.8 m.④,,,（2）設(shè)在數(shù)字“0”的最高點(diǎn)時(shí)管道對小物體的作用力大小為F，取豎直向下為正方向

15、 ⑤ 聯(lián)立①⑤式，代入數(shù)據(jù)解得F=0.3 N，方向豎直向下.⑥【答案】（1）0.8 m (2)0.3 N豎直向下,,【即時(shí)鞏固3】　現(xiàn)有長度L＝0.50 m的輕質(zhì)桿OA，A端有一質(zhì)量m＝3.0 kg的小球，如圖所示．小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，通過最高點(diǎn)時(shí)小球的速率為2 m/s.取g＝10 m/s2，則此時(shí)細(xì)桿OA受到(　　)A．6 N的拉力