第4章 第4节 几种常见的非匀速圆周运动(课件)-【高考零起点】2023年新高考物理总复习教用课件(新高考地区)

第四章　曲线运动 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 目 录 ONTENTS C [知识梳理] [典例精析] [巩固练习] 知识梳理 1．速率大小发生变化的圆周运动叫做变速圆周运动。 2．做变速圆周运动的物体所受的向心力一般不等于合外力，而是等于合外力沿半径方向的分力。这时，向心力改变速度的方向，而合外力沿切线方向的分力改变速度的大小。 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 3．绳子(图甲)或轨道(图乙)对小球没有力的作用时小球在竖直平面内做圆周运动的情况。 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 (2)能过最高点的条件：v≥v0，此时绳对球产生拉力F≥0。 (3)不能过最高点的条件：v<v0，实际上球还没有到最高点就脱离了轨道。 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 3．有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动的情况。 (1)小球恰能达到最高点的临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能达到最高点的临界速度v0＝0。 (2)如图所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力的情况： 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 典例精析 例　如图所示，一个可以看成质点的小球用没有弹性的细线悬挂于O′点，细线长L＝5 m，小球质量m＝1 kg。现向左拉小球使细线水平，由静止释放小球，已知小球运动到最低点O时细线恰好断开，取重力加速度g＝10 m/s2。 (1)求小球运动到最低点O时细线的拉力F的大小。 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 解析 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 解析 答案 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 巩固练习 1．游客乘坐过山车，在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达到 20 m/s2，g取10 m/s2，那么此位置座椅对游客的作用力相当于游客重 力的(　　) A．1倍 B．2倍 C．3倍 D．4倍 答案 C 解析 【解析】最低点受力分析，得FN－G＝man，代入数据得FN＝30mg，FN/G＝3。故选C。 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 2．长为L的轻绳一端系一质量为m的物体，另一端被质量为M的人用手握住。人站在水平地面上，使物体在竖直平面内做圆周运动，物体 经过最高点时速度为v，则此时人对地面的压力为(　　) 答案 A 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 解析 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 3．(2021浙江卷)质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如 图所示，对该时刻，下列说法正确的是(　　) A．秋千对小明的作用力小于mg B．秋千对小明的作用力大于mg C．小明的速度为零，所受合力为零 D．小明的加速度为零，所受合力为零 答案 A 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 解析 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 4．质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过 程中，如果由于摩擦力的作用使木块的速率不变，那么(　　) A．因为速率不变，所以木块的加速度为零 B．木块下滑过程中所受的合外力越来越大 C．木块下滑过程中所受的摩擦力大小不变 D．木块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心 答案 D 解析 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 【解析】在下滑的过程中，虽然速度的大小没有变化，但是方向一直在变，所以加速度不为零，故A选项错误；在圆周运动中，合外力提供向心力，因为速率大小不变，所以向心力大小不变，故合外力大小不变，B选项错误；木块在下滑的过程中速率不变，在切线方向上加速度为零，设切线与水平方向的夹角为θ，f＝mgsin θ，夹角θ一直在减小，摩擦力减小，所以C错误；木块在下滑的过程中速率不变，它做的是匀速圆周运动，故向心力大小不变，方向始终指向圆心，所以D选项正确。 解析 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 5．(多选)质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v。若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确 的是(　　) 答案 CD　 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 解析 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 6．(2020浙江卷)如图所示，底部均有4个轮子的 行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周 有一定空间。当公交车(　　) A．缓慢启动时，两只行李箱一定相对车子向后运动 B．急刹车时，行李箱a一定相对车子向前运动 C．缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动 D．急转弯时，行李箱b一定相对车子向内侧运动 答案 B 第四节　几种常见的非匀速圆周运动 返回 【解析】有题意可知当公交车缓慢启动时，两只箱子与公交车之间有可能存在静摩擦力，使箱子与公交车一起