第17讲圆周运动物理量向心力-2024届高中物理一轮复习提升素养导学案（全国通用）

第17讲描述圆周运动的物理量 向心加速度向心力 学习目标 明确目标 确定方向 1. 掌握描述圆周运动的物理量及其之间的关系. 2能够分析向心力来源，并且解决生活中的实际问题 【知识回归】 回归课本 夯实基础 第一部分基础知识梳理 一、匀速圆周运动及描述 1.匀速圆周运动 (1)定义：做圆周运动的物体，若在任意相等的时间内通过的圆弧长相等，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. 2.描述匀速圆周运动的物理量 定义、意义 公式、单位 线速度 描述做圆周运动的物体运动快慢的物理量(v) (1)v＝＝ (2)单位：m/s 角速度 描述物体绕圆心转动快慢的物理量(ω) (1)ω＝＝ (2)单位：rad/s 周期 物体沿圆周运动一圈的时间(T) (1)T＝＝，单位：s (2)f＝，单位：Hz 向心加速度 (1)描述速度方向变化快慢的物理量(an) (2)方向指向圆心 (1)an＝＝rω2 (2)单位：m/s2 3．圆周运动各物理量间的关系 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，只改变速度的方向，不改变速度的大小. 2.大小 F＝m＝mrω2＝mr＝mωv＝4π2mf2r. 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. 第二部分重难点知识辨析 一．常见的三种传动方式及特点 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：如图甲所示，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同轴传动：如图乙所示，两轮固定在一起绕同一转轴转动，两轮转动的角速度大小相等，即ωA＝ωB。 【典例分析】 精选例题 提高素养 【例1】多选．图示为某一皮带传动装置．主动轮的半径为r1，从动轮的半径为r2。已知主动轮做顺时针转动，角速度为ω，转动过程中皮带不打滑。下列说法中正确的是（　　） A．从动轮做顺时针转动 B．从动轮做逆时针转动 C．从动轮的角速度为 D．从动轮的角速度为 例1【答案】BC 【详解】AB．由于皮带交叉连接，则从动轮做逆时针转动，故A错误，B正确； CD．同一皮带上线速度相等，有 则从动轮的角速度为 故C正确，D错误。 故选BC。 【例2】．如图所示，在水平转台的某一半径上的两点A、B下固定长度相等的轻质细绳，细绳另一端有质量相等的两相同小球1和小球2。当水平转台绕着竖直轴做匀速转动稳定时（　　） A．两小球线速度大小相等 B．两小球向心加速度大小相等 C．细线与竖直方向的夹角大于 D．小球1所受细绳的拉力小于小球2所受细绳的拉力 【答案】D 【详解】A．小球1、2共轴转动，角速度相等，小球1转动的半径小于小球2，根据 可知，小球1的线速度小，故A错误； B．根据 知，两小球转动的半径不等，则向心加速度大小不等，故B错误； CD．小球做圆周运动的向心力由重力和绳子的拉力提供，则有 由于小球2的半径大，则小球2的绳与竖直方向的夹角大，所以小球1所受细绳的拉力小于小球2所受细绳的拉力，故C错误，D正确。 故选D。 【例3】．风速仪结构如图（a）所示．光源发出的光经光纤传输，被探测器接收，当风轮旋转时，通过齿轮带动凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住．已知风轮叶片转动半径为r，每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈．若某段时间Δt内探测器接收到的光强随时间变化关系如图（b）所示，则该时间段内风轮叶片 A．转速逐渐减小，平均速率为 B．转速逐渐减小，平均速率为 C．转速逐渐增大，平均速率为 D．转速逐渐增大，平均速率为 【答案】B 【详解】根据题意，从图（b）可以看出，在时间内，探测器接收到光的时间在增长，圆盘凸轮的挡光时间也在增长，可以确定圆盘凸轮的转动速度在减小；在时间内可以从图看出有4次挡光，即圆盘转动4周，则风轮叶片转动了4n周，风轮叶片转过的弧长为，叶片转动速率为：，故选项B正确． 【例4】．图甲为游乐场某种型号的“魔盘”，儿童坐