2019年高考物理考前保温：圆周运动基础回扣 21张PPT
文档属性
| 名称 | 2019年高考物理考前保温：圆周运动基础回扣 21张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 292.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-05-23 16:18:58 | ||
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文档简介
2019年高考物理考前保温
圆周运动类型基础回扣
【例1】用绳系着的小球在竖直平面内作圆周运动，小球的质量为m，半径为R。求：
①当小球在最低点的速度为v时，小球受到绳子的作用
力？小球处于什么状态？
②当小球在最高点的速度为v时，小球受到绳子的作用
力？小球处于什么状态？存在临界速度吗？
（1）
一、绳球模型
（2）
绳球模型：绳只能拉不能压
（2）
【例2】小球沿竖直光滑轨道内壁做圆周运动，小球的质量为m，半径为R。求：
①当小球在最低点的速度为v时，小球受到轨道的力？
小球处于什么状态？
②当小球在最高点的速度为v时，小球受到轨道的力？
小球处于什么状态？存在临界速度吗？
轨球模型：轨只能压不能拉
二、轨球模型
（1）
【例3】小球用轻杆连着在竖直平面内作圆周运动，小球的质量为m，半径为R。求：
①当小球在最低点的速度为v时，小球受到杆的力？
小球处于什么状态？
②当小球在最高点的速度为v时，小球受到杆的力？
小球处于什么状态？存在临界速度吗？
（2）
杆球模型：杆能压也能拉
三、杆球模型
（1）
【例4】小球在竖直放置的光滑圆管内作圆周运动，小球的质量为m，半径为R。求：
①当小球在最低点的速度为v时，小球受到管的力？小
球处于什么状态？
②当小球在最高点的速度为v时，小球受到管的力？小
球处于什么状态？存在临界速度吗？
（2）
管球模型：管能外压也能内压
四、管球模型
（1）
【例5】如图5-7-11所示，质量m=2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m.如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N，则：
（1）汽车允许的最大速率是多少？
（2）若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？（g取10 m/s2）
【例6】. 如图所示，一个人用长为l=1m，只能承受Tm=46N拉力的绳子，拴着一质量为m=1kg的小球，在竖直平面内做圆周运动。已知圆心O离地面高h=6m，转动中小球在最低点时绳子断了。
（1）绳子断时小球运动的角速度多大？
（2）绳子断后，小球落点到抛出点的水平距离是多大？
h
v
R
圆周运动与其它运动组合运动
【例5】一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴间的夹角θ=300，如图所示。一长为l的轻绳，一端固定在圆锥体的定点O处，另一端拴一质量为m的小球，小球以速率v绕锥体做水平的匀速圆周运动。求：
300
O
四、n、z模型
解题感悟
解决竖直平面内的变速圆周运动问题的关键是掌握两个圆周运动模型和两个圆周运动临界问题：
1.两种圆周运动模型：
v0
v0
最低点圆周运动模型
最高点圆周运动模型
解题感悟
2.两个圆周运动临界问题
v0
v0
小球速度 运动情况 拉力的方向 拉力的大小
v=0 自由落体 FT=0
向心运动 FT=0
恰好圆周运动 FT=0
圆周运动 竖直向下指向圆心
绳拉球（轨压球）模型的临界问题
解题感悟
2.两个圆周运动临界问题
v0
v0
小球速度 运动情况 弹力的方向 弹力的大小
v=0 平衡状态 竖直向上的支持力 FN=mg
圆周运动 竖直向上的支持力
圆周运动 FN=0
圆周运动 指向圆心的拉力
杆连球（管通球）模型的临界问题
【例1】为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：( )
A、增大汽车转弯时的速度
B、减小汽车转弯时的速度
C、增大汽车与路面间的摩擦
D、减小汽车与路面间的摩擦
BD
【例2】路基略倾斜,火车在拐弯时,具有向心力的作用,对于向心力的分析,正确的是（ ）
A.由于火车本身作用而产生了向心力
B.主要是由于内外轨的高度差的作用,车身略有倾斜,
车身所受重力的分力产生了向心力
C.火车在拐弯时的速率小于规定速率时,内轨将给火车
侧压力,侧压力就是向心力
D.火车在拐弯时的速率大于规定速率时,外轨将给火车
侧压力,侧压力作为火车拐弯时向心力的一部分
CD
【例3】下列说法正确的是 ( )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，
将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，
将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，
维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故
B
【例4】以下属于离心现象应用的是（ ）
A、水平抛出去的物体，做平抛运动
B、链球运动员加速旋转到一定的速度后将链球抛开
C、离心干燥器使衣物干燥
D、锤头松了，将锤柄在石头上磕风下就可以把柄安牢
BC
【例5】下列说法中错误的有（ ）
A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干
B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离
开圆心
C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不
能超过允许的最大转速
D、离心水泵利用了离心运动的原理
B
练习3
如图为过山车轨道的一部分，若要使车厢能安全通过圆形轨道，车厢应从多高处释放？不计一切摩擦与阻力。
R
h？
讨论
3、若汽车沿圆弧桥面从顶端下滑，分析汽车的运动情况。
θ
R
分析：由物体重力及支持力沿半径方向的合外力提供向心力，若车速度过快，车会离开桥面做斜下抛运动
即将离开时FN=0
Ff = m
V2
r
想一想：
若一个人骑自行车以速度V=5m/s转弯，此
过程可以看作匀速圆周运动。已知此处路面与轮
胎之间的动摩擦因数为0.5，这个人转弯的半径R
最小是多大？
（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力）
μmg= m
V2
r
r= = m=5m
V2
μ g
52
0.5×10
例6、铁路转弯处的圆弧半径是300m，轨距是1435mm。规定火车通过这里的速度是72km/h，内外轨的高度差应该是多大才能使外轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。
G
N
∝
∝
h
d
∝
解：火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重力和轨道对火车支持力的合力提供，如图所示：
h是内外轨高度差，d是轨距
由于a太小，可以近似有：
tga=Sina
实例研究1——火车过弯
火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。
O
mg
FN
Ff
设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供
代入数据可得： Ff=2.4×106N
但轨道提供的静摩擦力最大值：
Ff静m=μmg=1.96×106N
“供需”不平衡，如何解决？
圆周运动类型基础回扣
【例1】用绳系着的小球在竖直平面内作圆周运动，小球的质量为m，半径为R。求：
①当小球在最低点的速度为v时，小球受到绳子的作用
力？小球处于什么状态？
②当小球在最高点的速度为v时，小球受到绳子的作用
力？小球处于什么状态？存在临界速度吗？
（1）
一、绳球模型
（2）
绳球模型：绳只能拉不能压
（2）
【例2】小球沿竖直光滑轨道内壁做圆周运动，小球的质量为m，半径为R。求：
①当小球在最低点的速度为v时，小球受到轨道的力？
小球处于什么状态？
②当小球在最高点的速度为v时，小球受到轨道的力？
小球处于什么状态？存在临界速度吗？
轨球模型：轨只能压不能拉
二、轨球模型
（1）
【例3】小球用轻杆连着在竖直平面内作圆周运动，小球的质量为m，半径为R。求：
①当小球在最低点的速度为v时，小球受到杆的力？
小球处于什么状态？
②当小球在最高点的速度为v时，小球受到杆的力？
小球处于什么状态？存在临界速度吗？
（2）
杆球模型：杆能压也能拉
三、杆球模型
（1）
【例4】小球在竖直放置的光滑圆管内作圆周运动，小球的质量为m，半径为R。求：
①当小球在最低点的速度为v时，小球受到管的力？小
球处于什么状态？
②当小球在最高点的速度为v时，小球受到管的力？小
球处于什么状态？存在临界速度吗？
（2）
管球模型：管能外压也能内压
四、管球模型
（1）
【例5】如图5-7-11所示，质量m=2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m.如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N，则：
（1）汽车允许的最大速率是多少？
（2）若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？（g取10 m/s2）
【例6】. 如图所示，一个人用长为l=1m，只能承受Tm=46N拉力的绳子，拴着一质量为m=1kg的小球，在竖直平面内做圆周运动。已知圆心O离地面高h=6m，转动中小球在最低点时绳子断了。
（1）绳子断时小球运动的角速度多大？
（2）绳子断后，小球落点到抛出点的水平距离是多大？
h
v
R
圆周运动与其它运动组合运动
【例5】一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴间的夹角θ=300，如图所示。一长为l的轻绳，一端固定在圆锥体的定点O处，另一端拴一质量为m的小球，小球以速率v绕锥体做水平的匀速圆周运动。求：
300
O
四、n、z模型
解题感悟
解决竖直平面内的变速圆周运动问题的关键是掌握两个圆周运动模型和两个圆周运动临界问题：
1.两种圆周运动模型：
v0
v0
最低点圆周运动模型
最高点圆周运动模型
解题感悟
2.两个圆周运动临界问题
v0
v0
小球速度 运动情况 拉力的方向 拉力的大小
v=0 自由落体 FT=0
向心运动 FT=0
恰好圆周运动 FT=0
圆周运动 竖直向下指向圆心
绳拉球（轨压球）模型的临界问题
解题感悟
2.两个圆周运动临界问题
v0
v0
小球速度 运动情况 弹力的方向 弹力的大小
v=0 平衡状态 竖直向上的支持力 FN=mg
圆周运动 竖直向上的支持力
圆周运动 FN=0
圆周运动 指向圆心的拉力
杆连球（管通球）模型的临界问题
【例1】为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：( )
A、增大汽车转弯时的速度
B、减小汽车转弯时的速度
C、增大汽车与路面间的摩擦
D、减小汽车与路面间的摩擦
BD
【例2】路基略倾斜,火车在拐弯时,具有向心力的作用,对于向心力的分析,正确的是（ ）
A.由于火车本身作用而产生了向心力
B.主要是由于内外轨的高度差的作用,车身略有倾斜,
车身所受重力的分力产生了向心力
C.火车在拐弯时的速率小于规定速率时,内轨将给火车
侧压力,侧压力就是向心力
D.火车在拐弯时的速率大于规定速率时,外轨将给火车
侧压力,侧压力作为火车拐弯时向心力的一部分
CD
【例3】下列说法正确的是 ( )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，
将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，
将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，
维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故
B
【例4】以下属于离心现象应用的是（ ）
A、水平抛出去的物体，做平抛运动
B、链球运动员加速旋转到一定的速度后将链球抛开
C、离心干燥器使衣物干燥
D、锤头松了，将锤柄在石头上磕风下就可以把柄安牢
BC
【例5】下列说法中错误的有（ ）
A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干
B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离
开圆心
C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不
能超过允许的最大转速
D、离心水泵利用了离心运动的原理
B
练习3
如图为过山车轨道的一部分，若要使车厢能安全通过圆形轨道，车厢应从多高处释放？不计一切摩擦与阻力。
R
h？
讨论
3、若汽车沿圆弧桥面从顶端下滑，分析汽车的运动情况。
θ
R
分析：由物体重力及支持力沿半径方向的合外力提供向心力，若车速度过快，车会离开桥面做斜下抛运动
即将离开时FN=0
Ff = m
V2
r
想一想：
若一个人骑自行车以速度V=5m/s转弯，此
过程可以看作匀速圆周运动。已知此处路面与轮
胎之间的动摩擦因数为0.5，这个人转弯的半径R
最小是多大？
（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力）
μmg= m
V2
r
r= = m=5m
V2
μ g
52
0.5×10
例6、铁路转弯处的圆弧半径是300m，轨距是1435mm。规定火车通过这里的速度是72km/h，内外轨的高度差应该是多大才能使外轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。
G
N
∝
∝
h
d
∝
解：火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重力和轨道对火车支持力的合力提供，如图所示：
h是内外轨高度差，d是轨距
由于a太小，可以近似有：
tga=Sina
实例研究1——火车过弯
火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。
O
mg
FN
Ff
设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供
代入数据可得： Ff=2.4×106N
但轨道提供的静摩擦力最大值：
Ff静m=μmg=1.96×106N
“供需”不平衡，如何解决？
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