第六章 课程阶段总结6 圆周运动-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一物理必修2同步课堂高效讲义配套课件(人教版）

物理 必修第二册（人教） 第六章 圆周运动 课程阶段总结（六） 圆周运动 BD D D 　知识体系建构·关键理清 　学科素养提升·整合培优 一、摩天轮 摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施，上面挂在轮边缘的是供乘客乘搭的座舱(Gondola)。乘客坐在摩天轮慢慢地往上转，可以俯瞰四周景色。 根据运作机构的差异，摩天轮可分为重力式摩天轮和观景摩天轮两种。重力式摩天轮的座舱是挂在轮上，以重力维持水平；而观景摩天轮上的座舱则是悬在轮的外面，需要较复杂的连杆类机械结构，随着座舱绕转的位置来同步调整其保持水平。 [例1] (多选)如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱(　　) A．运动周期为 eq \f(2πR,ω) B．线速度的大小为ωR C．受摩天轮作用力的大小始终为mg D．所受合力的大小始终为mω2R 解析：由于座舱做匀速圆周运动，由公式ω＝ eq \f(2π,T) ，解得T＝ eq \f(2π,ω) ，故A错误；由圆周运动的线速度与角速度的关系可知，v＝ωR，故B正确；由于座舱做匀速圆周运动，所以座舱受到摩天轮的作用力是变力，不可能始终为mg，故C错误；由匀速圆周运动的合力提供向心力可得F合＝mω2R，故D正确。 二、钟表 钟表是一种计时的装置，也是计量和指示时间的精密仪器。 现代钟表的原动力有机械力和电力两种。机械钟表是一种用重锤或弹簧释放的能量为动力，推动一系列齿轮运转，借擒纵调速器调节轮系转速，以指针指示时刻和计量时间的计时器。电子钟表是现代出现的一种用电能为动力，液晶显示数字式和石英指针式的计时器。 [例2] (2023·陕西西安期末)机械手表中有大量精密齿轮，齿轮转动从而推动表针。某机械手表打开后盖如图甲所示，将其中两个齿轮简化，如图乙所示。已知大、小齿轮的半径之比为3∶2，Q、P分别是大、小齿轮边缘上的点，则P、Q两点的向心加速度大小之比为(　　 ) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶2 解析： Q、P分别是大、小齿轮边缘上的点，两者线速度相同，根据an＝ eq \f(v2,r) 可知P、Q两点的向心加速度大小之比为 eq \f(aP,aQ) ＝ eq \f(rQ,rP) ＝ eq \f(3,2) ，故D正确，A、B、C错误。 三、飞车走壁 所谓飞车走壁，实际上是车子飞驰在一个大木桶内壁上的特技表演。 因为当车子沿桶壁行驶时，它会产生很大的离心力，正是这股离心力将车子推向桶壁，车子像被吸附在桶壁上一样不落下来。那么，究竟需要多大的力，才能使车子不掉下来呢？我们粗略地估算了一下，结果使人吓了一大跳，原来车子或人在桶壁上要受到比自身重量大6倍多的力的作用，即原先只有200多公斤重的摩托车对桶壁的作用力却有1 200多公斤重，体重50公斤的演员，这时相对于桶壁就有300多公斤重了。即使车子动力万一失灵，由于惯性作用车子也会在呈喇叭形的桶壁内慢慢滑行而下，强大的离心力可以使飞车走壁化险为夷，获得成功。 [例3] 有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演台的侧壁高速行驶，在水平面内做匀速圆周运动。图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h。如果增大高度h，则下列关于摩托车的说法正确的是(　　 ) A．对侧壁的压力FN增大 B．做圆周运动的周期T不变 C．做圆周运动的向心力Fn增大 D．做圆周运动的线速度增大 解析：摩托车做匀速圆周运动，提供圆周运动向心力的是重力mg和支持力FN′的合力，如图所示： 设表演台侧壁与竖直方向的夹角为α，侧壁对摩托车的支持力FN′＝ eq \f(mg,sin α) 不变，即摩托车对侧壁的压力不变，选项A错误；向心力Fn＝ eq \f(mg,tan α) ，m、α不变，向心力 大小不变，选项C错误；根据牛顿第二定律得Fn＝m eq \f(4π2,T2) r，h越高，r越大，Fn不变，则T越大，选项B错误；根据匀速圆周运动向心力公式得Fn＝m eq \f(v2,r) ，h越高，r越大，Fn不变，则v越大，选项D正确。 $$