第4章 第4讲 圆周运动(课件PPT) -【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

第4讲 第四章 抛体运动　圆周运动 圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.掌握描述圆周运动的物理量及各物理量间的关系。2.会分析匀速圆周运动的周期性导致的多解问题。3.会分析向心力的来源，会用动力学观点分析圆周运动问题。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1　圆周运动的运动学分析 考点2　圆周运动的动力学分析 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 考点3　离心运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 圆周运动的运动学分析 赢在微点 物理 大一轮 考点1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5 必|备|知|识 1.描述圆周运动的物理量。   定义、意义 公式、单位 线速度 描述做圆周运动的物体沿圆弧运动_______的物理量(v) (1)v== (2)单位：______ 角速度 描述物体绕圆心___________的物理量(ω) (1)ω== (2)单位：______ 快慢 m/s 转动快慢 rad/s 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 周期 物体沿圆周运动_______的时间(T) (1)T==， 单位：___ (2)f=， 单位：Hz 向心 加速度 (1)描述速度_______变化快慢的物理量(an) (2)方向指向_______ (1)an==_____ (2)单位：_____ 一圈 方向 圆心 rω2 m/s2 s 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.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________，就是匀速圆周运动。 (2)特点：加速度大小不变，方向始终指向_______，是变加速运动。 (3)条件：合外力大小不变、方向始终与________方向垂直且指向圆心。 相等 圆心 速度 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动( ) (2)物体做匀速圆周运动时，其线速度不变( ) (3)物体做匀速圆周运动时，其所受合外力是变力( ) (4)匀速圆周运动的向心加速度与半径成正比( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 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an==ω2r的理解。 当v一定时，an与r成反比； 当ω一定时，an与r成正比。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)摩擦(齿轮)传动：如图丙所示，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)同轴转动：如图丁所示，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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 描述圆周运动的物理量 【典例1】　(多选)火车以60 m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10°。在此10 s时间内，火车( ) A.运动路程为600 m B.加速度为零 C.角速度约为1 rad/s D.转弯半径约为3.4 km 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 在此10 s时间内，火车运动路程s=vt=60×10 m=600 m，A项正 确；火车在弯道上运动，做曲线运动，一定有加速度，B项错 误；火车匀速转过10°，约为 rad，角速度ω== rad/s，C项错误；由v=ωR，可得转弯半径约为3.4 km，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 传动装置 【典例2】　如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，小齿轮和后轮同轴转动，小齿轮与大齿轮通过链条传动。架起后轮，使大齿轮匀速转动时，关于图中A、B、C三点的运动情况，下列说法正确的是( ) A.A、B、C三点的线速度vA>vB>vC B.A、B、C三点的线速度vA<vB<vC C.A、B、C三点的角速度ωC=ωB>ωA D.A、B、C三点的角速度ωC>ωB=ωA 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由题图可知，A、B为链条传动，线速度相等，即vA=vB，B、C为同轴转动，角速度相等，即ωC=ωB，根据v=ωr和rC>rA>rB，可得vC>vB=vA，ωC=ωB>ωA，C项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向3 圆周运动的多解问题 【典例3】　(多选)为了测定子弹的飞行速度，在一根水平放置的轴杆上固定两个薄圆盘A、B，A、B平行相距2 m，轴杆的转速为 3 600 r/min，子弹穿过两盘留下两个弹孔a、b，测得两弹孔所在的半径夹角是30°，如图所示。则该子弹的速度可能是( ) A.57.6 m/s B.115.2 m/s C.1 440 m/s D.2 880 m/s 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 子弹从A盘到B盘，B盘转过的角度为θ=+2kπ(k=0，1，2，…)，盘转动的角速度为ω=2πn=120π rad/s，则子弹在A、B间运动的时间等于转盘转动时间，即=，整理得v= m/s(k=0，1，2，…)，所以当k=0时，v=1 440 m/s；当k=1时，v=110.8 m/s；当k=2时，v=57.6 m/s，A、C两项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 圆周运动的动力学分析 赢在微点 物理 大一轮 考点2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 19 必|备|知|识 1.向心力的效果：向心力产生向心加速度，只改变速度的______，不改变速度的_______。 2.向心力的大小：Fn=m=_______=mr=mωv=4π2mf2r。 3.向心力的方向：始终沿半径方向指向______，时刻在改变，即向心力是一个变力。 4.向心力的来源：向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的____提供，还可以由一个力的_____提供。 方向 大小 mrω2 圆心 合力 分力 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)向心力可以由一个力或一个力的分力提供，也可以由合力提供 ( ) (2)变速圆周运动的合外力一定指向圆心( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力　　 圆周运动动力学问题的分析思路。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 车辆转弯问题 【典例4】　(2025·贵阳模拟)如图甲所示，在修筑铁路时，为了消除轮缘与铁轨间的挤压，要根据弯道的半径和规定的行驶速度设计适当的倾斜轨道，即两个轨道存在一定的高度差。如图乙所示，火车轨道在某转弯处其轨道平面倾角为θ，转弯半径为r，在该转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法正确的是( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.火车运动的圆周平面为图乙中的a B.当火车转弯时，火车实际转弯速度越小越好 C.当火车行驶的速率大于时，外侧铁轨对车轮的轮缘施加压力 D.当火车行驶的速率等于时，内、外侧铁轨对车轮的轮缘均无压力 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 火车运动的圆周平面为水平面，为题图乙中的b，A项错误；由重力与支持力的合力提供向心力可得mgtan θ=m，在该转弯处规定行驶的速度为v=，D项错误；当火车行驶的速率大于时，外侧铁轨对车轮的轮缘施加压力，C项正确；若火车行驶的速度小于设计速度时，内侧铁轨对车轮的轮缘施加压 力，速度越小，压力越大，内轨道和轮缘之间的磨损越严重，B项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 圆锥摆模型 【典例5】　(多选)如图所示，一根不可伸长的轻绳，一端系一可视为质点的小球，另一端固定在O点。小球在水平面内做匀速圆周运动，当细绳与竖直方向夹角为37°时，细绳拉力为F1，小球角速度为ω1。缓慢 增加小球的转速，当细绳与竖直方向夹角为53°时，细绳拉力为 F2，小球角速度为ω2，已知cos 37°=0.8，cos 53°=0.6，下列说法正确的是( )  A.= B.= C.= D.= 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 对小球受力分析，竖直方向，有Fcos θ=mg，所以==，A项正确，B项错误；根据牛顿第二定律Fsin θ=mω2Lsin θ，解得===，C项正确，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例6】　如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒，其轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动。有一个质量为m的小球紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动，小球所在的高度为H。已知重力加速度为g，圆锥筒的顶角为2θ，则( ) A.小球受到重力、支持力和向心力三个力作用 B.小球受到的合力方向垂直于筒壁斜向上 C.小球受到的支持力大小为mgsin θ D.小球做匀速圆周运动的角速度ω= 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 小球A受到重力、支持力，向心力是由重力和支持力的合力来提供，A项错误；如图所示，小球受重力和支持力而做匀速圆周运动，由合力提供向心力，合力一定指向圆心，B项错误； 解析 受力分析可知sin θ=，解得小球受到的支持力大小为FN=，C项错误；由合力提供向心力，则F合=mω2r，其中tan θ=，tan θ= ，联立解得ω=，D项正确。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 比较典例5和典例6的受力分析可以看出，两者受力情况基本相同，可把小球在圆锥筒内的运动看成圆锥摆模型的拓展。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 离心运动 赢在微点 物理 大一轮 考点3 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 31 必|备|知|识 1.离心运动：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__________圆心的运动。 2.受力特点(如图所示)。 逐渐远离 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)当F=0时，物体沿______方向飞出。 (2)当F<mrω2时，物体逐渐______圆心。 (3)当F>mrω2时，物体逐渐向圆心靠近，做______运动。 3.本质：离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是提供的力 ______做匀速圆周运动需要的向心力。 切线 远离 近心 小于 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)物体做离心运动是因为受到了背离圆心方向的离心力作用( ) (2)做离心运动的物体所受合外力一定为0( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 【典例7】　如图所示为运动员短道速滑急转弯的情景，此时容易失控侧滑而甩出赛道，下列说法正确的是( ) A.运动员速度越大越容易发生侧滑 B.转弯时重力提供一部分向心力 C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 D.发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据Fn=m，可知速度越大，所需的向心力越大，越容易发生侧滑，A项正确；转弯时的向心力为沿半径方向的合力，重力方向为竖直方向，不可能提供向心力，B项错误；发生侧滑是因为运动员受到的合力不足以提供向心力， C、D两项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练15 本部分内容讲解结束 $$