【三年高考两年模拟】2017年高考物理新课标一轮复习课件:第4章 第3讲 圆周运动及向心力公式的应用
34页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.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。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。,相等,不变,不变,圆心,不变,速度,2.描述圆周运动的物理量,快慢,转动快慢,一周,圈数,方向,2r,2rf,v,42f2r,3.向心力F (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=ma= 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) (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),方向,大小,mr2,自测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
2、固定小金属块的办法改 变其重心位置。如图所示,A、B是两调整重心的金属块(可视为质点),其质 量相等,它们到转轴O的距离的关系为rArB。扇叶转动后,它们的 ( ) A.向心力FAFB B.线速度大小相等 C.向心加速度相等 D.角速度大小相等,答案 AD 两金属块转动角速度相等,由v=r可知线速度大小不等。 由a=2r可知向心加速度不等,由F=m2r和mA=mB可知FAFB。综上分析可知 A、D正确,B、C错。,二、离心现象 1.定义:做匀速圆周运动的物体,在所受的合外力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。 2.本质: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。 3.受力特点 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,F为实际所提供的向心力,如图所 示。,所需的向心力,圆周切线方向,mr2,切线方向,mr2,自测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 ( )
3、 A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用 B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力 C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去 D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去,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,A项错误。当摩托车所受外力的合力小于所需的向心力时,摩托车将 在切线方向与圆周之间做离心曲线运动,故B项正确,C、D项错误。,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: 1.同转动轴的各点角速度相等,而线速度v=r与半径r成正比,向心加速度 a=2r与半径r成正比。 A点和B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, = ,TA=TB,并且转动方向相同。,2.当皮带不打滑时,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r成反比,向心加速度a= 与半径r成反 比。 A点和B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 关系: vA=vB, =
4、 , = ,并且转动方向相同。,3.齿轮传动 A点和B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=vB, = = , = = 。 式中n1、n2分别表示两齿轮的齿数。两点转动方向相反。,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t内踏脚板转动的圈数为N,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、自行车后轮的半径R(牙盘的半径r1、飞轮的半径r2、自行车后轮的半径R) R 解析 角速度= = = 。,设牙盘的齿数为m,半径为r1,飞轮的齿数为n,半径为r2,后轮的半径为R,则自 行车的速度v=后R,对牙盘和飞轮有后r2=r1或后n=m,得v= =2 R = R=2 。,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
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