(配套教参)第四章 第3讲 圆周运动-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

第3讲　圆周运动 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相等，就是匀速圆周运动。 (2)速度特点：速度的大小不变，方向始终与半径垂直。 2．描述圆周运动的物理量 意义 公式/单位 线速度(v) (1)描述做圆周运动的物体运动快慢的物理量 (2)矢量，方向和半径垂直，沿圆周切线方向 v＝＝＝2πrn 单位：m/s ω＝＝＝2πn 单位：rad/s 角速度(ω) (1)描述物体绕圆心转动快慢的物理量 (2)矢量(中学阶段不研究方向) 周期和转速(T/n) 物体沿圆周运动一周的时间叫周期，单位时间内转过的圈数叫转速 T＝＝ 单位：s n＝，单位：r/s 向心加速度(an) (1)描述速度方向变化快慢的物理量 (2)方向指向圆心 an＝＝ω2r 单位：m/s2 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：Fn＝man＝m＝mrω2＝mr＝mr4π2n2＝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。 三、离心现象 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向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。 2．本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势。 3．受力特点 (1)当F ＝mω2r时，物体做匀速圆周运动，如图所示。 (2)当F＝0时，物体沿切线方向飞出。 (3)当F<mω2r时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力。 一、易混易错判断 1．匀速圆周运动是匀加速曲线运动。(×) 2．做匀速圆周运动的物体所受合外力是保持不变的。(×) 3．做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比。(×) 4．做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比。(√) 5．做圆周运动的物体所受合外力突然消失，物体将沿圆周切线方向做匀速直线运动。(√) 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。(×) 二、经典小题速练 1.(人教版教材原题改编)如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是(　　) A.重力、支持力 B.重力、向心力 C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力 D.重力、支持力、向心力、摩擦力 解析：C　物体在水平面上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，故C正确。 2．自行车传动装置的示意图如图所示，其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮，Ⅱ是半径为r2的小齿轮，Ⅲ是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为n r/s，则自行车前进的速度为(　　) A.　　　　　　 B. C. D. 解析：D　大齿轮与小齿轮是链条传动，线速度大小相等，有2πnr1＝ωr2，得ω＝，小齿轮和后轮是同轴传动，角速度大小相等，故后轮边缘的线速度等于自行车前进的速度，大小为v＝ωr3＝，选项D正确。 考点一　圆周运动的运动学分析(基础考点) 1．理解两个关系 (1)对公式v＝ωr的理解：当r一定时，v与ω成正比；当ω一定时，v与r成正比；当v一定时，ω与r成反比。 (2)对a＝＝ω2r的理解：当v一定时，a与r成反比；当ω一定时，a与r成正比。 2．掌握三种传动方式及特点 类型 模型 模型解读 皮带传动 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 摩擦(或齿轮)传动 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 同轴传动 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 1．(圆周运动物理量的关系)(2021·全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50 r/s，此时纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小约为(　　) A.10 m/s2　　　　　 B.100 m/s2 C.1000 m/s2 D.10 000 m/s2 解析：C　向心加速度的公式an＝rω2，结合角速度与转速的关系ω＝2πn，代入数据可得an约为1000 m/s2，C正确。 2．(皮带传动)(多选)如图甲所示是中学物理实验室常用的感应起电机，它是由两个大小相等直径约为30 cm的感应玻璃盘起电的，其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接，如图乙所示，现玻璃盘以100 r/min的转速旋转，已