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单元复习
第六章 圆周运动
人教版(2019)
01
02
03
方法模型归纳
巩固提升
知识清单
目录
第一部分 知识清单
知识清单
知识清单
知识清单
内外轨无侧向弹力
外轨施加侧向弹力
内轨施加侧向弹力
汽车脱离拱形桥
F提供= F需要 圆周
F提供= 0 切线
F提供F提供> F需要 近心
知识清单
第二部分 方法模型归纳
方法模型归纳
一、匀速圆周运动及其描述
1.匀速圆周运动
(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。
(2)特点:加速度大小不变,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。
相等
圆心
不变
速度
方法模型归纳
一、匀速圆周运动及其描述
2.圆周运动各物理量间的关系
方法模型归纳
一、匀速圆周运动及其描述
3.常见的三种传动方式及特点
类型 图示 特点
同轴 传动 绕同一转轴运转的物体,角速度相同,ωA=ωB,由v=ωr知v与r成正比
方法模型归纳
一、匀速圆周运动及其描述
类型 图示 特点
皮带 传动 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
摩擦 传动 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
1.如图所示为两级皮带传动装置,转动时皮带均不打滑,中间两个轮子是固定在一起的,四个轮子半径如图,则关于左轮边缘的a点和右轮边缘的b点运动参量的关系下列表述正确的是( )A.线速度之比为3:2 B.角速度之比为6:1C.转速之比为1:4 D.向心加速度之比为1:18
一、匀速圆周运动及其描述
D
方法模型归纳
二、圆周运动的动力学分析
1.向心力的来源
向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。
2.向心力的确定
(1)确定圆周运动的轨道所在的平面,确定圆心的位置。
(2)分析物体的受力情况,找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力,就是向心力。
方法模型归纳
二、圆周运动的动力学分析
3.“一、二、三、四”求解圆周运动问题
方法模型归纳
二、圆周运动的动力学分析
4.运动模型
运动模型 向心力的来源示意图 运动模型 向心力的来源示意图
飞机水平 转弯 飞车走壁
方法模型归纳
二、圆周运动的动力学分析
运动模型 向心力的来源示意图 运动模型 向心力的来源示意图
圆锥摆 火车转弯
汽车在水平路面转弯 水平转台 (光滑)
2.如图所示,一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上,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的水平面上做匀速圆周运动(图中P'位置),两次金属块Q都静止在桌面上的同一点,则后一种情况与原来相比较,下列判断正确的是 ( )A.细线所受的拉力变小B.小球P运动的角速度变小C.Q受到桌面的静摩擦力变大D.小球P运动的向心加速度变小
二、圆周运动的动力学分析
C
3.在修筑铁路时,为了减轻轮缘与铁轨间的挤压,要根据弯道的半径和规定的行驶速度,设计适当的倾斜轨道,即两个轨道存在一定的高度差。如图所示,火车轨道在某转弯处其轨道平面倾角为θ,转弯半径为r,若在该转弯处规定的行驶速度为v,下列说法正确的是( ) ①其轨道设计为外轨高于内轨②当火车行驶的速度小于v时,外轨挤压轮缘③当火车行驶的速度大于v时,外轨挤压轮缘④在该转弯处规定的行驶速度为
A.①④ B.①③ C.②③ D.②④
二、圆周运动的动力学分析
B
方法模型归纳
三、水平面内圆周运动的临界极值问题
水平面内圆周运动的临界极值问题通常有两类,一类是与摩擦力有关的临界问题,一类是与弹力有关的临界问题。
1.与摩擦力有关的临界极值问题
物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间的静摩擦力恰好达到最大静摩擦力。
2.与弹力有关的临界极值问题
压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零;绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等。
方法模型归纳
三、水平面内圆周运动的临界极值问题
3.解决此类问题的一般思路
首先要考虑达到临界条件时物体所处的状态;其次分析该状态下物体的受力特点;最后结合圆周运动知识,列出相应的动力学方程综合分析。
4.如图所示,A、B、C三个物体放在旋转圆台上,动摩擦因数均为μ,A的质量为2m,B、C的质量均为m,A、B离轴的距离为R,C离轴的距离为2R,则当圆台旋转时(设A、B、C都没有滑动),下列选项中错误的是( )A.C的向心加速度最大B.B受到的静摩擦力最小C.当圆台转速增大时,A比B先滑D.当圆台转速增大时,C将最先滑动
方法模型归纳
三、水平面内圆周运动的临界极值问题
C
5.如图所示,两个可视为质点的、相同的木块a和b放在水平转盘上,两者用细线连接,两木块与转盘间的动摩擦因数相同,整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动,且木块a,b与转盘中心在同一条水平直线上。当圆盘转动到两木块刚好还未发生滑动时,烧断细线,关于两木块的运动情况,以下说法正确的是( ) A.两木块仍随圆盘一起做圆周运动,不发生滑动B.木块b发生滑动,离圆盘圆心越来越近C.两木块均沿半径方向滑动,离圆盘圆心越来越远D.木块a仍随圆盘一起做匀速圆周运动
方法模型归纳
三、水平面内圆周运动的临界极值问题
D
6.如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速旋转,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐在某一平面一起转动且相对罐壁静止,此时小物块的摩擦力恰好为0,重力加速度为g。该平面离陶罐底的距离h为( )
方法模型归纳
三、水平面内圆周运动的临界极值问题
D
A. B.
C. D.
方法模型归纳
四、竖直面内的圆周运动的动力学分析
1.运动特点
(1)竖直面内的圆周运动一般是变速圆周运动。
(2)只有重力做功的竖直面内的变速圆周运动机械能守恒。
(3)竖直面内的圆周运动问题,涉及知识面比较广,既有临界问题,又 有能量守恒的问题,要注意物体运动到圆周的最高点的速度。
(4)一般情况下,竖直面内的圆周运动问题只涉及最高点和最低点的两种情形。
方法模型归纳
四、竖直面内的圆周运动的动力学分析
2.常见模型
轻绳模型 轻杆模型
情景图示
方法模型归纳
四、竖直面内的圆周运动的动力学分析
轻绳模型 轻杆模型
弹力特征 弹力可能向下,也可能等于零 弹力可能向下,可能向上,也可能等于零
受力示意图
方法模型归纳
四、竖直面内的圆周运动的动力学分析
轻绳模型 轻杆模型
力学方程 mg+FT=m mg±FN=m
临界特征 FT=0,即mg=m , 得v= v=0,即F向=0,
此时FN=mg
模型关键 (1)“绳”只能对小球施加向下的力(2)小球通过最高点的速度至少为 (1)“杆”对小球的作用力可以是拉力,也可以是支持力
(2)小球通过最高点的速度最小可以为0
7.拱宸桥东西横跨大运河,是京杭大运河到杭州的终点标志。始建于明崇祯四年(1631年),清光绪十一年(1888年)重建,中间几经兴废。该桥长98米,高16米。假设某人骑一电动车,人车总质量100kg,以4m/s的速度过拱宸桥的最高点,最高点可看作半径为16m的圆形,g=10m/s2,则在最高点车对桥的压力大小为( )A.1100N B.0N
C.900N D.975N
四、竖直面内的圆周运动的动力学分析
C
8.杂技演员表演“水流星”,在长为0.9m的细绳的一端,系一个与水的总质量为m=0.5kg的盛水容器,以绳的另一端为圆心,在竖直平面内做完整的圆周运动,如图所示,则下列说法正确的是(g取10m/s2)( )A.“水流星”通过最高点的最小速度可以为0B.“水流星”通过最高点时,不会有水流出C.“水流星”通过最高点时,处于完全失重状态,
所以不受重力作用D.“水流星”通过最低点时,绳子的张力大小为5N
四、竖直面内的圆周运动的动力学分析
B
9.一轻杆一端固定质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动,如图所示,则下列说法正确的是( )A.小球过最高点时,杆所受到的弹力不可以等于零B.小球过最高点时,杆对球的作用力一定随速度增大而减小C.小球过最高点时,杆对球的作用力一定随速度增大而增大D.小球过最高点的最小速度可能是零
四、竖直面内的圆周运动的动力学分析
D
第三部分 巩固提升
10.陶瓷是中华瑰宝,是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯,如图(a)所示,将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上,用刀旋削,使坯体厚度适当,表里光洁。对应的简化模型如图(b)所示,粗坯的对称轴与转台转轴OO’重合。当转台转速恒定时,关于粗坯上P、Q两质点,下列说法正确的是( ) A.P的角速度大小比Q的大
B.P的线速度大小比Q的大C.P的向心加速度大小比Q的大
D.同一时刻P所受合力的方向与Q的相同
巩固提升
BC
11.一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定,有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动,如图所示,A的运动半径较大,则( )A.A球的角速度必大于B球的角速度B.A球的线速度必大于B球的线速度C.A球的运动周期必大于B球的运动周期D.A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力
巩固提升
BC
巩固提升
ABD
13.如图所示,粗糙水平圆盘上,质量均为m的A、B两物块(均可视为质点)叠放在一起,距轴心距离为L,随圆盘一起做匀速圆周运动。已知圆盘与B之间的动摩擦因数为μ,B与A之间的动摩擦因数为0.5μ,假如最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( )A.物块A、B一起匀速转动过程中加速度恒定B.物块A、B一起转动过程中所需向心力大小相等C.A、B一起转动的最大角速度为D.物块A、B一起匀速转动过程中B受到5个力的作用
巩固提升
BCD
14.如图甲所示,用一轻质绳拴着一质量为m的小球,在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力),小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T,小球在最高点的速度大小为v,其T-v2图像如图乙所示,则( ) A.轻质绳长为B.当地的重力加速度为C.当v2=c时,轻质绳最高点拉力大小为D.若小球在最低点时的速度 ,小球运动到最低点时绳的拉力为6a
巩固提升
ABC
15.如图甲所示,我国男子体操运动员运动员张成龙用一只手抓住单杠,伸展身体,以单杠为轴做圆周运动。如图甲所示,张成龙运动到最高点时,用力传感器测得张成龙与单杠间弹力大小为F,用速度传感器记录他在最高点的速度大小为v,得到F -v2图像如图乙所示。g取10 m/s2,则下列说法中正确的是( ) A.张成龙的质量为65 kgB.张成龙的重心到单杠的距离为0.9 mC.当张成龙在最高点的速度为4 m/s时,张成龙受单杠的弹力方向向上D.当张成龙在最高点的速度为4 m/s时,张成龙受单杠的弹力方向向下
巩固提升
ABD
THANKS
THANKS
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