2021届高考物理二轮复习课件：第四章 第3讲 圆周运动及其应用

第3讲　圆周运动及其应用 【知识梳理自查】 一、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)速度特点:速度的大小_____,方向始终与半径垂直。 相等 不变 2.描述圆周运动的物理量: 快慢 转动快慢 m/s rad/s 定义、意义 公式、单位 线速度 描述做圆周运动的物体沿圆弧运动_____ 的物理量(v) (2)单位:____ 角速度 描述物体绕圆心_________的物理量(ω) (2)单位:______ 一圈 s 方向 圆心 rω2 m/s2 定义、意义 公式、单位 周期 物体沿圆周运动_____的时间(T) 单位:__ 单位:Hz 向心 加速度 (1)描述速度_____变化快慢的物理量 (an) (2)方向指向_____ (1)an= =____ (2)单位:____ 【情境转换】汽车后备厢盖一般都配有可伸缩的液压杆,如图甲所示,其示意图如图乙所示,可伸缩液压杆上端固定于后盖上A点,下端固定于箱内O′点,B也为后盖上一点,后盖可绕过O点的固定铰链转动。在合上后备厢盖的过程中,A点与B点相对于O点转动的线速度、角速度、向心加速度的关系如何? 提示:B点线速度大、A点与B点的角速度大小相等、B点的向心加速度大。 二、匀速圆周运动的向心力 1.作用效果:向心力产生向心加速度,只改变速度的_____,不改变速度的_____。 2.大小:F=ma=m =_____=mr =mr4π2f2=mωv。 3.方向:始终沿半径方向指向_____,时刻在改变,即向心力是一个变力。 4.来源:向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的_____提供,还可以由一 个力的_____提供。 方向 大小 mrω2 圆心 合力 分力 【情境转换】 如图所示为公路自行车赛中运动员在水平路面上急转弯的情景。运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线。将运动员与自行车看成整体,运动员转弯所需向心力是由谁提供的? 提示:由地面对车轮的摩擦力提供。 三、离心运动和近心运动 1.定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所 需_______的情况下,就做_____________的运动。 2.本质:做圆周运动的物体,由于本身的_____,总有沿着圆周切线方向飞出去 的趋势。 向心力 逐渐远离圆心 惯性 3.受力特点(如图) (1)当F=0时,物体沿_____方向飞出; (2)当F<mrω2时,物体逐渐_____圆心; (3)当F>mrω2时,物体逐渐向圆心靠近,做_____运动。 切线 远离 近心 【情境转换】 如图所示,若把地球看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球半径R。如果 汽车的速度足够大,它会在这个桥面上腾空(汽车对拱形桥的压力是0),不再落 回地面,成为一颗“人造地球卫星”。取R=6 400 km,请估算:汽车不再落回地 面的最小飞出速度。 提示:汽车不再落回地面的最小飞出速度为v= =7.84 km/s。 【小题速诊速纠】 1.判一判 (1)物体做匀速圆周运动时,其角速度是不变的。 (　　) (2)物体做匀速圆周运动时,其合外力是不变的。 (　　) (3)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因。 (　　) (4)比较物体沿圆周运动的快慢看线速度,比较物体绕圆心转动的快慢,看周期或角速度。 (　　) (5)做匀速圆周运动的物体,当合外力突然减小时,物体将沿切线方向飞出。 (　　) (6)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动,这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故。 (　　) 提示:(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)× 2.练一练 (1)(多选)马戏团中上演的飞车节目深受观众喜爱。如图甲,两表演者骑着摩托车在竖直放置的圆锥筒内壁上做水平匀速圆周运动。若两表演者(含摩托车)分别看作质点A、B,其示意简图如图乙所示,摩托车与内壁倾斜方向的摩擦力恰好为零,则B做圆周运动的 (　　) A.周期较大 B.线速度较大 C.角速度较大 D.向心加速度较大 【解析】选A、B。摩托车做匀速圆周运动,摩擦力恰好为零,由重力mg和支持 力F的合力提供圆周运动的向心力,作出受力分析如图所示: 则有:向心力Fn=mgtanα,由mgtanα=mω2r=m 得:ω= ,v= ,则知 B质点高,半径r大,则ω较小,v较大,故B正确,C错误。因为T= ,而B质点角速 度小,则其周期较大,故A正确。因为mgtanα=ma,则向心加速度为a=gtanα,所 以A、B两质点的向心加速度相等,故D错误。 (2)城市中为了解决交通问题