第4章 第3讲 圆周运动-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（粤教版 新教材 新高考）

第3讲　圆周运动 授课提示：对应学生用书第98页 一、匀速圆周运动及其描述 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)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及其关系 (1)线速度：描述物体圆周运动快慢的物理量。 v＝＝。 (2)角速度：描述物体绕圆心转动快慢的物理量。 ω＝＝。 (3)周期和频率：描述物体绕圆心转动快慢的物理量。 T＝，T＝。 (4)向心加速度：描述速度方向变化快慢的物理量。 a＝rω2＝＝ωv＝r。 (5)相互关系：①v＝ωr＝r＝2πrf。 ②a＝＝rω2＝ωv＝r＝4π2f2r。 二、匀速圆周运动的向心力 1．向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。 2．向心力的确定 (1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置。 (2)分析物体的受力情况，所有的力沿半径方向指向圆心的合力，就是向心力。 3．向心力的公式 F＝ma＝m＝mω2r＝mr。 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，总有沿着圆周切线飞出去的趋势。 3．受力特点 (1)当F合＝mω2r时，物体做匀速圆周运动。 (2)当F合＝0时，物体沿切线方向飞出。 (3)当F合＜mω2r时，物体逐渐远离圆心。 F合为实际提供的向心力，如图所示。 一、判断题 1．物体做匀速圆周运动时，其线速度是不变的。(×) 2．物体做匀速圆周运动时，其合外力是不变的。(×) 3．匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。(×) 4．匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因。(√) 5．做匀速圆周运动的物体，当合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出。(×) 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、选择题 1．市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”。从力的作用效果上来说“拉好扶手”是为了对乘客提供(　　) A．弹力　　　　　　　　　 B．摩擦力 C．向心力 D．回复力 解析：公共汽车在到达路口转弯时，乘客跟着公交车准备做圆周运动，需要通过车提供的力充当向心力，故“拉好扶手”是为了对乘客提供向心力，故选C。 答案：C 2．A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动，在相同时间内，它们通过的路程之比是4∶3，运动方向改变的角度之比是3∶2，则它们(　　) A．线速度大小之比为4∶3 B．角速度大小之比为3∶4 C．圆周运动的半径之比为2∶1 D．向心加速度大小之比为1∶2 解析：时间相同，路程之比即线速度大小之比，为4∶3，A项正确；运动方向改变的角度之比即对应扫过的圆心角之比，由于时间相同，角速度大小之比为3∶2，B项错误；路程除以角度等于半径，则得半径之比为8∶9，C项错误；由向心加速度an＝知向心加速度大小之比为2∶1，D项错误。 答案：A 3．如图所示，一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是(　　) A．汽车转弯时所受的力有重力、支持力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104 N C．汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑 D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2 解析：汽车转弯时所受的力有重力、支持力和摩擦力，向心力是根据力的效果命名的，不是物体实际受到的力，选项A错误；当汽车转弯速度为20 m/s时，根据F＝m得所需的向心力F＝1×104 N，没有超过最大静摩擦力，所以汽车不会发生侧滑，选项B、C错误；汽车转弯达到最大静摩擦力时，向心加速度最大为a＝＝ m/s2＝7.0 m/s2，选项D正确。 答案：D 4．如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是(　　) A．手掌对苹果的摩擦力越来越大 B．苹果先处于超重状态后处于失重状态 C．手掌对苹果的支持力越来越小 D．苹果所受的合外力越来越大 解析：因为手掌平托苹果做匀速圆周运动，所以从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知摩擦力越来越大，故A正确；苹果做匀速圆周运动，从