第六章 圆周运动 章末素养提升-（配套课件）2023-2024学年高一新教材物理必修第二册 【步步高】学习笔记（人教版）苏京

DILIUZHANG 第六章 章末素养提升 再现素养 知识 物理 观念 线速度v 物体做圆周运动，在一段　　　的时间Δt内，通过的弧长为Δs，则通常把Δs与Δt　　　称为线速度 角速度ω 连接物体与圆心的半径转过的　　 与所用时间Δt_____ 叫作角速度 周期T 做匀速圆周运动的物体，运动　　　所用的_____ 频率f 做匀速圆周运动的物体　　 内完成的圆周运动的_____ 转速n 物体转动的圈数与所用时间　 　 。n的单位为____ 匀速圆 周运动 物体沿着圆周运动，并且　　　　　　　处处　　　，这种运动叫作匀速圆周运动 很短 之比 角Δθ 之比 一周 时间 每秒 次数 之比 r/s 线速度的大小 相等 物理 观念 向心力 定义 做匀速圆周运动的物体所受的合力总　　　　　，这个指向　　　的力叫作向心力 特点 (1)方向始终　　　　　且与速度方向　　　，是 　　力 (2)匀速圆周运动的物体，线速度　　　不变，故向心力只改变线速度的______ (3)向心力是根据力的　　　　　命名的，它是由 　　　　或者　　　　　　　提供的 指向圆心 圆心 指向圆心 垂直 变 大小 方向 作用效果 某个力 几个力的合力 物理 观念 向心 加速度 定义 物体做匀速圆周运动时的加速度总指向　　　，这个加速度叫作向心加速度。用an表达 作用 改变速度的　　　，不改变速度的_____ 离心 运动 定义 做圆周运动的物体沿　　　方向飞出或做_______ 　　圆心的运动 圆心 方向 大小 切线 逐渐远 离 科学 思维 极限思想 通过分析线速度、角速度与周期的关系，应用极限思想分析圆周运动的向心加速度等具体问题，发展学生的科学推理能力 构建模型 通过对物体做圆周运动的实际情境进行抽象、概括，形成质点在水平面和竖直平面内的圆周运动模型，以此来发展学生的模型建构能力 综合分析生产生活中的圆周运动 通过分析向心加速度与圆周运动的半径之间的关系、向心力来源等问题，发展学生的科学论证能力 通过讨论向心加速度与圆周运动半径的关系，以及汽车“飞离”地面的速度等具体问题，发展学生的质疑与创新能力 科学 探究 1.通过控制变量法探究向心力大小与质量、角速度和半径的关系 2.让学生经历观察思考、自主探究、交流讨论等活动，以模拟观察、视频审视、实地了解等形式对火车转弯、汽车过拱形桥等模型受力分析，探究其中的受力情况，并运用牛顿第二定律计算 3.通过同学间的讨论与交流，培养学生合作学习与相互交流的能力 科学 态度 与责任 1.应用圆周运动的知识解释物理现象，引导学生认识科学的价值 2.通过实验体验向心力的存在，激发学习兴趣，增强求知的欲望；培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、实事求是的科学态度 3.在真实的物理情境中引导学生进行计算、推理、分析、反思，引导学生情感的投入，培养学生的社会责任感等。通过生活生产实践中人类的聪明才智体会圆周运动的奥妙，培养学生学习物理知识的求知欲 　如图所示，甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，车中座椅是指底座、靠背以及安全卡扣组成的整体，四个图中轨道的半径都为R，重力加速度为g， 例1 提能综合 训练 下列说法正确的是 A.甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向 　上的力 B.乙图中，轨道车过最低点的最大速度为 C.丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向 　上的力 D.丁图中，轨道车过最高点的最小速度为 √ 丙图中人所受合力向上，提供向心力，所以座椅给人向上的力，故C正确； 丁图中，轨道可以对轨道车提供向上的弹力，属于圆周运动轻杆模型，所以最高点速度大于零即可，故D错误。 　(2022·无锡市期末)某同学经过长时间的观察后发现，路面出现水坑的地方，如果不及时修补，水坑很快会变大，善于思考的他结合学过的物理知识，对这个现象提出了多种解释，则下列说法中不合理的解释是 A.车辆上下颠簸过程中，某些时刻处于超重状态 B.把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大 C.车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大 D.坑洼路面与轮胎间的动摩擦因数比平直路面大 例2 √ 车辆上下颠簸过程中，在某些时刻加速度向上，则车辆处于超重状态，A正确，不符合题意； 车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大，C正确，不符合题意； 动摩擦因数由接触面的粗糙程度决定，而坑洼路面可能比平直路面更光滑，则动摩擦因数可能更小，D错误，符合题意。 　2022年北京冬奥会上，有一项技术动作叫双人螺旋线，如图(a)所示，以男选手为轴心，女选手围绕男选手旋转。将这一情景做如图(b)所示的抽象：一细线一端系住一小球，另一端固定在一竖直细杆上，小球以一定大小的速度随着细杆在水平面内做匀速圆周运动，细线便在空中划出一个圆锥面，这样的模型叫“圆锥摆”。圆锥摆是研究水平面内质点做匀速圆周运动动力学关系的典型特例。若小球(可视为质点)质量为m，细线AC长为l，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8， 例3 下列说法正确的是 A.若图(b)中小球做匀速圆周运动时，细线与竖直方向所成夹角为θ，则 　小球受重力、细线的拉力和向心力作用 B.若图(b)中θ＝53°，则小球做匀速圆周运动的角速度为 C.图(c)中用一根更长的细线AB系一质量更大的小球(可视为质点)，保持B、 　C两球在同一水平面内绕竖直杆做匀速圆周运动，则ωB>ωC D.若小球在空中旋转的角速度ω小于　　时，细线会像图(d)那样缠绕在 　竖直杆上，最后随细杆转动 √ 图(b)中小球做匀速圆周运动时，小球 受重力和细线的拉力，合力提供向心 力，故A错误。 　(2023·镇江市高一校联考期中)市面上有一种自动计数的智能呼啦圈深受女士们喜爱。腰带外侧带有轨道，轨道内有一滑轮，滑轮与细绳连接，细绳的另一端连接配重，其模型简化如图所示，已知配重质量0.5 kg，绳长为0.4 m，悬挂点到腰带中心的距离为0.2 m，水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重在水平面内做匀速圆周运动。不计一切阻力，绳子与竖直方向夹角θ＝37°，配重距离地面高度为0.8 m。g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求： (1)绳的拉力； 例4 受力示意图如图所示 (2)滑轮在轨道中圆周运动的角速度是多少？ 根据受力示意图可知 mgtan θ＝mω2r 而r＝r0＋Lsin θ＝0.44 m (3)若配重不慎脱落，落地点到脚的距离大约是多少？ 答案　0.85 m 轻绳断裂后，配重做初速度为v的平抛运动。设下落距离为h，平抛运动用时为t，水平方向位移为x，则有v＝rω x＝vt 解得水平射程x≈0.73 m 设落地点与O点的距离为s，如图 由几何关系知s2＝r2＋x2 可得落地点到脚的距离大约 　(2023·连云港市高一统考期中)很多青少年在山地自行车上安装了气门嘴灯，夜间骑车时犹如踏着风火轮，格外亮眼。如图甲是某种自行车气门嘴灯，气门嘴灯内部开关结构如图乙所示，弹簧一端固定，另一端与质量为m的小滑块(含触点a)连接，当触点a、b接触，电路接通使气门嘴灯发光，触点b位于车轮边缘。车轮静止且气门嘴灯在最低点时触点a、b距离为L，弹簧劲度系数为 ，g为重力加速度大小，自行车轮胎半径为R，不计开关中的一切摩擦，滑块和触点a、b均可视为质点。(L与R相比可以忽略) 例5 (1)若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯每次到达车轮最低点时刚好发光，求自行车的速度大小； 车轮静止且气门嘴灯在车轮最低点 时，设弹簧的伸长量为L1， 则根据平衡条件有kL1＝mg 解得L1＝L 要使在最低点刚好发光，则弹簧的伸长量应为2L， (2)若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯可以一直发光，求自行车行驶的最小速度； 只要气门嘴灯转到车轮最高点时，触点a、b能够接触即可保证全程气门嘴灯一直发光，气门嘴灯位于最高点时根据牛顿第二定律有 (3)若自行车以 的速度匀速行驶，求车轮每转一圈，气门嘴灯的发光时间。 此速度下气门嘴灯所需的向心力为 BENKEJIESHU 本课结束 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com 由重力提供向心力可得mg＝m，轨道车通过最高点的临界速度为v＝，若通过甲图中轨道最高点速度大于临界速度，座椅给人的力向下，若通过最高点速度小于临界速度，座椅给人的力向上，故A错误； 乙图中轨道车合力向上，可得F－mg＝m，由于不知轨道车和轨道弹力最大值，所以不能求出速度最大值，故B错误； 把坑看作凹陷的弧形，根据牛顿第二定律有FN＝ m＋mg，则根据牛顿第三定律，车对坑底的压力比平路大，B正确，不符合题意； 图(b)中小球做匀速圆周运动，mgtan θ＝mω2lsin θ，得角速度ω＝，故B错误； 图(c)中满足mgtan θ＝mω2l线sin θ，则ω＝＝，可知高度相同，所以角速度相同，故C错误； 由以上分析可知，当θ＝0时ω＝，故角速度ω小于时，细线会像图(d)那样缠绕在竖直杆上，最后随细杆转动，故D正确。 答案　 N  FT＝＝ N 答案　 rad/s 代入数据可得ω＝ rad/s h＝gt2 s＝ m≈0.85 m。   答案　 则由2kL－mg＝m 解得v1＝ 答案　 mg＋2kL＝ 解得满足要求的最小速度为v＝ 答案　 m＝2mg 此力恰好等于触点a、b接触时弹簧的弹力，即无重力参与向心力，对应与圆心等高的点，故当气门嘴灯位于下半圆周时灯亮，即t＝＝。 速度为时车轮滚动的周期为  T＝＝ $$