第六章专题：圆周运动的应用 学案-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

圆周运动应用 一、向心力的基本公式 常见的向心力来源 绳子的拉力和重力的合力提供向心力，F向=F+G 线的拉力提供向心力，F向=FT 转盘对物体的静摩擦力提供向心力， F向=Ff 重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向=F合 【例1】（多选）如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需向心力是(　 　) A．绳的拉力 B．重力和绳拉力的合力 C．重力和绳拉力的合力沿绳的方向的分力 D．绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力 【例2】(多选)一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则( ) A.A球的线速度必大于B球的线速度 B.A球的角速度必小于B球的角速度 C.A球的运动周期必小于B球的运动周期 D.A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力 【例3】(多选)A、B两质量相同的质点被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面上做匀速圆周运动，如图所示，则（　　） A．A的角速度一定比B的角速度大 B．A的线速度一定比B的线速度大 C．A的加速度一定比B的加速度大 D．A所受细线的拉力一定比B所受的细线的拉力大 【变式1】 1. 如图所示，某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点的过程中，物体的速率逐渐增大，则(　 　) A．物体的合外力为零 B．物体的合力大小不变，方向始终指向圆心O C．物体的合外力就是向心力 D．物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外) 2. 如图所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时与水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算知该女运动员( ) A.受到的拉力为G B.受到的拉力为2G C.向心加速度为3g D.向心加速度为2g 3. 如图所示，质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为ω，则杆的上端受到小球对其作用力的大小为（　 　） A．mω2R B． C． D．不能确定 4.（多选）如图所示，光滑杆偏离竖直方向的夹角为θ，杆以O为支点绕竖直线旋转，质量为m的小球套在杆上可沿杆滑动．当杆角速度为ω1时，小球旋转平面在A处；当杆角速度为ω2时，小球旋转平面在B处，设球对杆的压力为FN，则有(　 　) A．FN1>FN2 B．FN1＝FN2 C．ω1<ω2 D．ω1>ω2 5. 如图所示，圆盘上叠放着两个物块A和B，当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时，物块与圆盘始终保持相对静止，则( ) A.物块A不受摩擦力作用 B.物块B受5个力作用 C.当转速增大时，A受摩擦力增大，B受摩擦力减小 D.A对B的摩擦力方向沿半径指向转轴 二、离心和向心运动 判断方法 (1)若Fn=mrω2(或m)，即“提供”满足“需要”，物体做圆周运动。 (2)若Fn> mrω2 (或m)，即“提供”大于“需要”，物体做半径变小的近心运动。 (3)若Fn< mrω2 (或m)，即“提供”不足，物体做离心运动。 (4)若Fn=0，物体做离心运动，并沿切线方向飞出。 【例4】在质量为M的电动机飞轮上固定着一个质量为m的重物，重物到转动的轴的距离为r，如图所示，为了使放在地面上的电动机不会跳起，电动机飞轮的角速度不能超过( ) 【变式4】 1.物体做离心运动时，运动轨迹的形状为(　 　) A.一定是直线　　　　　　　 B.一定是曲线 C.可能是直线也可能是曲线 D.可能是一个圆 2.关于离心运动，下列说法中正确的是(　 　) A.物体突然受到离心力的作用，将做离心运动 B.做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合外力突然变大时将做离心运动 C.做匀速圆周运动的物体，只要提供向心力的合外力的数值发生变化，就将做离心运动 D.做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合外力突然消失或变小时将做离心运动 3. (多选)如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(　 　) A.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动 B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动 C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动