高考物理总复习第4章曲线运动万有引力与航天第3节圆周运动市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,高三一轮总复习,物 理,1/57,必修二,第四章曲线运动 万有引力与航天,2/57,第三节圆周运动,3/57,栏目导航,1,2,3,5,基础知识整合,热门考点研析,方法技巧归纳,考题随堂演练,4,物理模型构建,4/57,基础知识整合,5/57,某人驾车正在平直路上前进，突然前方出现了一堵很长墙，此人要想不撞墙，是拐弯好呢，还是急刹车好？,【,思绪引导,】,1.,拐弯情况下，车做圆周运动，哪个力来提供向心力？怎样计算位移？,2,刹车情况下，车做减速运动，哪个力来提供加速度？怎样计算位移？,6/57,【,解析,】,本题属于圆周运动考查题目，解题关键是建立运动模型，然后结合运动学公式和牛顿第二定律列式分析,总而言之可知，急刹车前进距离小，效果好,7/57,匀速圆周运动,1,描述圆周运动物理量,(1),线速度,定义：描述做圆周运动物体沿圆弧运动,_,物理量,(2),角速度,定义：描述做圆周运动物体绕圆心运动,_,物理量,知识点,1,快慢,快慢,8/57,(3),向心加速度,定义：描述做圆周运动物体速度方向改变,_,物理量,公式：,a,_.,(4),周期、频率和转速,周期和频率关系：,T,_.,转速,n,是物体单位时间内转过,_,，,1 Hz,1 r/s.,(5),向心力,作用效果：产生向心加速度，只改变线速度,_,，不改变线速度,_,公式：,F,_.,快慢,圈数,方向,大小,9/57,匀速圆周运动和变速圆周运动,1,匀速圆周运动,(1),定义：物体沿着圆周运动，而且线速度,_,处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动,(2),性质：向心加速度大小,_,，方向总是指向,_,变加速曲线运动,(3),质点做匀速圆周运动条件：协力,_,不变，方向一直与速度方向,_,且指向,_,知识点,2,大小,不变,圆心,大小,垂直,圆心,10/57,2,变速圆周运动,(1),定义：线速度大小、方向均,_,圆周运动,(2),协力作用,协力沿速度方向分量,F,t,产生切向加速度，,F,t,ma,t,，它只改变速度,_,协力沿半径方向分量,F,n,产生向心加速度，,F,n,ma,n,，它只改变速度,_,发生改变,大小,方向,11/57,离心运动和近心运动,1,离心运动,(1),定义：做,_,物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需,_,情况下，所做逐步远离圆心运动,(2),本质：做圆周运动物体，因为本身,_,，总有沿着圆周,_,飞出去倾向,知识点,3,圆周运动,向心力,惯性,切线方向,12/57,(3),受力特点：,当,F,m,2,r,时，物体做,_,运动；,当,F,0,时，物体沿,_,方向飞出；,当,F,m,2,r,，物体将逐步,_,圆心，做近心运动,匀速圆周,切线,远离,靠近,13/57,尤其提醒,传动装置中各个物理量之间关系,1,在分析传动装置物理量时，关键是抓住相等量,2,同轴转动各点角速度相等，线速度与半径成正比，向心加速度与半径成正比,3,皮带、齿轮、链条连接边缘各点线速度大小相等，角速度与半径成反比，向心加速度与半径成反比,14/57,热门考点研析,15/57,1.,处理匀速圆周运动普通思绪,(1),确定研究对象；,(2),分析运动情况，明确研究对象做匀速圆周运动轨道平面、圆心、半径；,(3),分析受力情况，找到指向圆心协力；,(4),依据题干已知条件，选取适当向心力公式，依据协力提供向心力，列牛顿第二定律关系式求解,动力学观点处理圆周运动问题,考 点,1,16/57,2,解题重点,(1),向心力起源确实定，向心力是效果力，不论匀速圆周运动还是变速圆周运动，其作用效果是改变物体速度方向，不改变速度大小，不论何种性质力，只要时刻指向圆心，起到上述效果，均可充当向心力,(2),轨道半径确实定，本部分知识在后续课程中还会包括，比如带电粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，此时包括到相关洛伦兹力圆周运动问题时，其轨道平面、圆心和半径确实定，画出正确轨迹图，将成为处理问题关键点,17/57,在一根长为,L,、质量不计细杆中点和末端各连一质量为,m,小球,B,和,C,，如图所表示，杆能够在竖直平面内绕固定点,A,转动，将杆拉到某位置放开，末端,C,球摆到最低位置时，杆,BC,段受到拉力刚好等于,C,球重力,2,倍,(,g,10 m/s,2,),求：,(1),C,球经过最低点时线速度大小；,(2),杆,AB,段此时受到拉力大小,例,1,【,思绪引导,】,1.,C,球做圆周运动，何力来提供向心力？怎样求解经过最低点线速度大小？,2,B,球做圆周运动，何力提供向心力？,18/57,19/57,【,总结提升,】,1,向心力起源分析,(1),向心力是按力作用效果来命名，它能够由某种性质力来充当，如重力、弹力、摩擦力等,(2),向心力能够是一个力分力也能够是几个力协力,(3),分析受力时不能再添加向心力,2,匀速圆周运动中协力提供向心力，变速圆周运动中在一些特殊位置协力也能够提供向心力，比如竖直平面内圆周运动最高点和最低点,20/57,如图所表示，一根细线下端拴一个金属小球,P,，细线上端固定在金属块,Q,上，,Q,放在带小孔水平桌面上小球在某一水平面内做匀速圆周运动,(,圆锥摆,),现使小球改到一个更高一些水平面上做匀速圆周运动,(,图上未画出,),，两次金属块,Q,都保持在桌面上静止则后一个情况与原来相比较，下面判断中正确是,(,),A,Q,受到桌面支持力变大,B,Q,受到桌面静摩擦力一直不变,C,小球,P,运动角速度变大,D,小球,P,运动周期变大,针对训练,1,21/57,解析：,以金属块,Q,和小球,P,组成系统为研究对象，系统受到桌面支持力和本身重力作用，支持力保持不变，,A,选项错误；系统受到桌面静摩擦力提供圆周运动向心力，小球,P,做匀速圆周运动，向心力方向时刻改变，故静摩擦力方向时刻改变，,B,选项错误；研究小球,P,受力，如图所表示：,答案：,C,22/57,水平面内匀速圆周运动临界问题处理方法：,物体在水平面内做匀速圆周运动，弹力、摩擦力均可提供向心力,1,绳子或弹簧弹力充当向心力时，常包括到绳子松紧，弹簧形变，接触面分离等临界状态，关键是明确临界条件,绳子临界条件是：张力为零；接触面分离临界条件是：弹力为零,2,摩擦力提供向心力时，常包括到摩擦力突变问题，物体转动角速度,逐步变大，到达临界角速度,0,时，静摩擦力突变为滑动摩擦力，即临界条件是：,F,向,F,f,m,.,水平圆周运动临界问题,考 点,2,23/57,(,多项选择,),(,年浙江高考,),如图所表示为赛车场一个水平“,U”,形弯道，转弯处为圆心在,O,点半圆，内外半径分别为,r,和,2,r,，一辆质量为,m,赛车经过,AB,线经弯道抵达,A,B,线，有如图所表示、三条路线，其中路线是以,O,为圆心半圆，,OO,r,，赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎最大径向静摩擦力为,F,max,，选择路线，赛车以不打滑最大速率经过弯道,(,所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大,),，则,(,),A,选择路线，赛车经过旅程最短,B,选择路线，赛车速率最小,C,选择路线，赛车所用时间最短,D,、三条路线圆弧上，赛车向心加速度大小相等,例,2,24/57,【,思绪引导,】,1.,三条路线轨迹旅程怎样计算？圆周运动半径怎样确定？,2,赛车做圆周运动，何力提供向心力？怎样求解速率和向心加速度？,【,答案,】,ACD,25/57,【,总结提升,】,在水平面内做圆周运动物体，当角速度改变时，物体含有远离或靠近圆心趋势，这时需要依据物体临界条件和临界状态来判断物体受到某个力是否存在以及这个力存在时大小或方向改变，尤其是绳子拉力，弹簧弹力，接触面静摩擦力等,26/57,某高速公路一个出口路段如图所表示，情景简化：轿车从出口,A,进入匝道，先匀减速直线经过下坡路段至,B,点,(,经过,B,点前后速率不变,),，再匀速率经过水平圆弧路段至,C,点，最终从,C,点沿平,针对训练,2,直路段匀减速到,D,点停下已知轿车在,A,点速度,v,0,72 km,/h,，,AB,长,L,1,150 m,；,BC,为四分之一水平圆弧段，限速,(,允许经过最大速度,),v,36 km/,h,，轮胎与,BC,段路面间动摩擦因数,0.5,，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，,CD,段为平直路段长,L,2,50 m,，重力加速度,g,取,10 m/s,2,，,取,3.14.,(1),若轿车抵达,B,点速度刚好为,v,36 km/h,，求轿车在,AB,下坡段加速度大小；,(2),为确保行车安全，车轮不打滑，求水平圆弧段,BC,半径,R,最小值；,(3),轿车,A,点到,D,点全程最短时间,27/57,答案：,(1)1 m/s,2,(2)20 m,(3)23.14 s,28/57,方法技巧归纳,29/57,曲线运动综合分析,曲线运动综合题主要包括到多个运动过程以及功效关系问题，包含平抛运动和圆周运动综合，平抛运动和机械能守恒定律综合，圆周运动与动能定理综合等等,1,处理曲线运动综合问题普通思绪,(1),研究对象确实定，分析单个物体还是多个物体组成系统；,(2),运动过程分析，对于物体参加多个运动过程，分段剖析，明确每一个运动阶段物体做何种运动，比如做抛体运动，是平抛、类平抛还是斜上抛，做圆周运动，是水平面圆周运动还是竖直平面内圆周运动；,30/57,(3),临界点确实定，物体处于临界状态时，哪些物理量发生突变，哪些不变，这是处理问题切入点，比如小球受绳拉力在竖直平面内圆周运动过程中，障碍物遮挡使绳长变短，此时小球运动线速度保持不变，而向心力变大，绳子拉力变大；,(4),功效关系判断，在各个运动阶段，受不受摩擦力作用，物体机械能是否守恒；,(5),选择对应规律列式求解,2,处理曲线运动综合题关键是理清物体运动阶段，以及在各个阶段运动情况和受力情况，找到相邻阶段连接点，即运动状态临界点，依据对应规律列式求解,31/57,(,年海南高考,),如图，位于竖直平面内光滑轨道由四分之一圆弧,ab,和抛物线,bc,组成，圆弧半径,Oa,水平，,b,点为抛物线顶点已知,h,2 m,，,s,m,取重力加速度大小,g,10 m/s,2,.,(1),一小环套在轨道上从,a,点由静止滑下，当其在,bc,段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道半径；,例,3,(2),若环从,b,点由静止因微小扰动而开始滑下，求环抵达,c,点时速度水平分量大小,【,思绪引导,】,1.,小环在,bc,段轨道上运动，与轨道无相互作用力，只受重力作用，能够认为小环在做平抛运动吗？怎样分析？,2,环抵达,c,点时速度水平分量与平抛运动初速度有何关系？怎样依据平抛运动知识求解水平分速度？,32/57,33/57,物体做圆周运动时，所需向心力,F,需,由运动情况决定，提供向心力,F,供,由受力情况决定若某时刻,F,需,F,供,，则物体能做圆周运动；若,F,需,F,供,，物体将做离心运动；若,F,需,F,供,，物体将做向心运动现有一根长,L,1 m,刚性轻绳，其一端固定于,O,点，另一端系着质量,m,0.5 kg,小球,(,可视为质点,),，将小球提至正上方,A,点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所表示不计空气阻力，,g,取,10 m/s,2,，则：,针对训练,3,(1),为确保小球能在竖直面内做完整圆周运动，在,A,点最少应施加给小球多大水平速度？,(2),若小球以速度,v,1,4 m/s,水平抛出瞬间，绳中张力为多少？,(3),若小球以速度,v,2,1 m/s,水平抛出瞬间，绳中若有张力，求其大小？若无张力，试求绳子再次伸直时所经历时间？,34/57,35/57,(3),小球以速度,v,2,1 m/s,水平抛出瞬间，小球做平抛运动，绳子没有张力，如图所表示，,36/57,物理模型构建,37/57,竖直平面内圆周运动模型,1,求解竖直平面内圆周运动模型思绪,(1),定模型,判断是轻绳模型还是轻杆模型,(2),确定临界点,对于轻绳模型而言是能否经过最高点，对于轻杆模型而言是杆对物体作用力表现为支持力还是拉力,(3),研究状态,竖直平面内圆周运动只研究最高点和最低点运动情况,38/57,(4),受力分析,在最高点和最低点对物体进行受力分析，确定向心力,(5),过程分析,应用动能定理分析圆周运动过程,39/57,2,模型分类,(1),绳模型,v,v,临,时，小球能够经过最高点，此时绳子对小球产生向下拉力；,v,v,临,时，小球不能经过最高点，依据离心运动知识可知，小球抵达最高点之前，以斜上抛形式脱离轨道,40/57,(2),杆模型,v,临,v,v,临,时，杆对小球提供向下拉力,41/57,例,4,42/57,【,思绪引导,】,1.,物体随圆盘在圆周运动，哪些力来提供向心力？,2,物体在什么位置受到协力最小，此时对应着角速度最大值还是最小值？,【,答案,】,C,43/57,(,多项选择,),如图所表示，半径,r,0.5 m,光滑圆轨道被竖直固定在水平地面上，圆轨道最低点有一小球,(,小球半径比,r,小很多,),现给小球一个水平向右初速度,v,0,，要使小球不脱离轨道运动，,v,0,应满足,(,),针对训练,5,44/57,答案：,CD,45/57,考题随堂演练,46/57,1.,(,届运城期末,),变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度档，下列图是某变速车齿轮转动结构示意图，图中大齿轮,A,有,48,齿，大齿轮,B,有,42,齿，小齿轮,C,有,18,齿，小齿轮,D,有,12,齿大小齿轮经过链条连接，小齿轮转动时可带动后轮同轴转动骑行者经过脚踏板驱动大齿轮转动假如令该车可变换,X,种不一样速度档，且要求骑行速度最快，所选择大小齿轮角速度之比为,Y,Z,，则,X,、,Y,、,Z,分别为,(,),A,4,1,4,B,4,4,1,C,3,1,4,D,4,1,8,47/57,答案：,A,48/57,2.(,多项选择,),如图所表示，放置在水平地面上支架质量为,M,，支架顶端用细线拴着摆球质量为,m,，现将摆球拉至水平位置，而后释放，摆球运动过程中，支架一直不动以下说法正确是,(,),A,在释放瞬间，支架对地面压力为,(,m,M,),g,B,在释放瞬间，支架对地面压力为,Mg,C,摆球抵达最低点时，支架对地面压力为,(,m,M,),g,D,摆球抵达最低点时，支架对地面压力为,(3,m,M,),g,49/57,答案：,BD,50/57,3.,一截面呈圆形内壁光滑细管被弯成一个半径为,R,大圆环，并固定在竖直平面内在管内环底,A,处有一质量为,m,、直径比管径略小小球，小球上连有一根穿过位于环顶,B,处管口轻绳，在水平外力作用下小球以恒定速率从,A,点运动到,B,点，如图所表示，忽略内外侧半径差异,(,小球可看作质点,),，此过程中拉力改变情况是,(,),A,逐步增大,B,逐步减小,C,先减小，后增大,D.,先增大，后减小,51/57,解析：,小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，切线方向协力为零，对小球进行受力分析，受到重力、绳子拉力和管壁支持力作用，绳子拉力方向与速度方向相同为切线方向，所以绳子拉力大小等于重力在切线方向分量，,F,mg,cos,，小球上升过程中，,先减小，到与圆心等高处,0,，后增大，所以,cos,先增大，后减小，,F,mg,cos,先增大，后减小，,D,选项正确,答案：,D,52/57,4.(,多项选择,),(,届沈阳高三模拟,),人类向宇宙空间发展最具可能是在太阳系内地球附近建立“太空城”构想中一个圆柱形太空城，其外壳为金属材料，长,1 600 m,，直径,200 m,，内壁沿纵向分隔成,6,个部分，窗口和人造陆地交织分布，陆地上覆盖,1.5 m,厚土壤，窗口外有巨大铝制反,射镜，可调整阳光射入，城内部充满空气、太空城内空气、水和土壤最初可从地球和月球运输，以后则在太空城内形成与地球相同生态环境为了使太空城内居民能如地球上一样含有“重力”，以适应人类在地球上行为习惯，太空城将在电力驱动下，绕自己中心轴以一定角速度转动如图为太空城垂直中心轴截面，以下说法正确有,(,),53/57,A,太空城内物体所受,“,重力,”,一定经过垂直中心轴截面圆心,B,人随太空城自转所需向心力由人造陆地对人支持力提供,C,太空城内居民不能利用天平准确测出质量,D,太空城绕自己中心轴转动角速度越大，太空城居民受到,“,重力,”,越大,解析：,太空城内物体做匀速圆周运动，向心力指向圆心，故其所受,“,重力,”,一定经过垂直中心轴截面圆心且向外，故,A,选项正确；太空城内物体做匀速圆周运动，人随太空城自转所需向心力由人造陆地对人支持力提供，故,B,选项正确；天平测量原理是等臂杠杆，故太空城内居民能够利用天平准确测出质量，故,C,选项错误；等效重力等于向心力，,G,mr,2,，太空城绕自己中心轴转动角速度越大，太空城居民受到,“,重力,”,越大，故,D,选项正确,.,答案：,ABD,54/57,(1),若装置匀速转动角速度为,1,时，细线,AB,上张力为零，而细线,AC,与竖直方向夹角仍为,37,，求角速度,1,大小；,55/57,56/57,课时强化作业十六,57/57,