专题4.3 圆周运动及应用【讲】-2022年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

专题4.3 圆周运动及应用【讲】 目录 一 讲核心素养 1 二 讲必备知识 1 【知识点一】　描述圆周运动的物理量 1 【知识点二】圆周运动的动力学问题 4 【知识点三】实验：探究影响向心力大小的因素 7 三．讲关键能力 9 【能力点一】.会分析圆周运动的多解问题 9 【能力点二】会分析水平面内圆周运动的临界问题 11 四．讲模型思想 14 模型一　竖直面内的圆周运动----拱桥、凹桥模型 14 模型二　竖直面内圆周运动两类模型 15 一 讲核心素养 1.物理观念：圆周运动、向心力、向心加速度、线速度、角速度。 (1)熟练掌握描述圆周运动的各物理量之间的关系。 (2)掌握匀速圆周运动由周期性引起的多解问题的分析方法。 2.科学思维：水平、竖直平面圆周运动模型。 会分析圆周运动的向心力来源，掌握圆周运动的动力学问题的分析方法，掌握圆锥摆模型绳（杆）及轨道模型。 3.科学探究：实验：探究影响向心力大小的因素 (1)知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算。 (2)掌握常见的探究影响向心力大小的因素的实验方案。 4.科学态度与责任：离心现象与行车安全。 能用圆周运动的知识解决以生活中的实际问题为背景的问题，体会物理学的应用价值感受物理学的学科魅力。 二 讲必备知识 【知识点一】　描述圆周运动的物理量 1.描述圆周运动的物理量 定义、意义 公式、单位 线速度(v) ①描述圆周运动的物体运动快慢的物理量 ②是矢量，方向和半径垂直，和圆周相切 ①v＝(定义式)＝(与周期的关系) ②单位：m/s 角速度(ω) ①描述物体绕圆心转动快慢的物理量 ②是矢量，但不研究其方向 ①ω＝(定义式)＝(与周期的关系) ②单位：rad/s ③ω与v的关系：v＝ωr 周期(T) 转速(n) 频率(f) ①周期是物体沿圆周运动一周所用的时间，周期的倒数为频率 ②转速是单位时间内物体转过的圈数 ①T＝＝(与频率的关系) ②T的单位：s n的单位：r/s、r/min f的单位：Hz 向心加速度(an) ①描述线速度方向变化快慢的物理量 ②方向指向圆心 ①an＝＝ω2r＝r＝ωv ②单位：m/s2 2.匀速圆周运动 (1)定义：如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，所做的运动就是匀速圆周运动. (2)特点：加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变加速运动. (3)条件：合外力大小不变、方向始终与速度方向垂直且指向圆心. 【例1】.(2021·江西丰城中学段考)图甲为磁带录音机的磁带盒，可简化为图乙所示的传动模型，A、B为缠绕磁带的两个轮子，两轮的半径均为r，在放音结束时磁带全部绕到了B轮上，磁带的外缘半径R＝3r，现在进行倒带，使磁带绕到A轮上．倒带时A轮是主动轮，其角速度是恒定的，B轮是从动轮，则在倒带的过程中下列说法正确的是 (　　) A．倒带结束时A、B两轮的角速度之比为1∶3 B．倒带开始时A、B两轮的角速度之比为1∶3 C．倒带过程中磁带边缘的线速度变小 D．倒带过程中磁带边缘的线速度不变 【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。要求考生能正确运用圆周运动的规律解决实际运动学问题。 【必备知识】1.对an＝＝ω2r的理解 在v一定时，an与r成反比；在ω一定时，an与r成正比. 2.常见的传动方式及特点 (1)皮带传动：如图甲、乙所示，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. (2)摩擦传动和齿轮传动：如图甲、乙所示，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. (3)同轴转动：如图甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比. 【变式训练】(2020·资阳诊断)如图所示，水平放置的两个用相同材料制成的轮P和Q靠摩擦传动，两轮的半径R∶r ＝2∶1.当主动轮Q匀速转动时，在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上，此时Q轮转动的角速度为ω1，木块的向心加速度为a1，若改变转速，把小木块放在P轮边缘也恰能静止，此时Q轮转动的角速度为ω2，木块的向心加速度为a2，则 (　　) A.＝　　　　　　　　 B.＝ C.＝ D.＝ 【知识点二】圆周运动的动力学问题 1.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，只改变速度的方向，不改变速度的大小. (2)大小 Fn＝m＝mrω2＝mr＝mωv. (3)方向 始终沿半径方向指向圆心，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，也可以由几个力的合力提供，还可以由一个力的分力提供. 2.离心运动和近心运动 (1)离心运动：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向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动. (