第4章 第3讲 圆周运动(课件PPT)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

该高中物理高考复习课件聚焦圆周运动专题，覆盖描述圆周运动的物理量及动力学问题两大核心考点，依据高考评价体系梳理物理量关系、传动类型、向心力来源等考向，通过真题分析明确高频考点分布，归纳选择、计算等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于“知识梳理+真题精析+素养提升”的复习策略，如以广东模拟题解析传动问题，用“四步法”培养科学思维，针对多解问题强调周期性分析，帮助学生掌握临界条件处理技巧，教师可依此系统开展复习教学，提升学生高考冲刺得分能力。

第3讲　圆周运动 高三一轮复习讲义 广东专版 第四章 曲线运动 1.理解描述圆周运动的各物理量及它们之间的关系。 2.掌握由匀速圆周运动的周期性引起的多解问题的分析方法。 3.掌握圆周运动的动力学问题的处理方法。 学习目标 考点一　描述圆周运动的物理量 考点二　圆周运动的动力学问题 课时测评 内容索引 描述圆周运动的物理量 考点一 返回 1.描述圆周运动的物理量 知识梳理 ω 2.匀速圆周运动 概念 物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处______ 特点 加速度大小______，方向始终指向______，是变速曲线运动 条件 合力大小______，方向始终与______方向垂直且指向圆心 相等 不变 圆心 不变 速度 正误辨析 (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，其线速度是不变的。 ( ) (3)物体做匀速圆周运动时，其所受合力是变力。 ( ) × × √ 三种传动方式及特点 核心突破   同轴转动 皮带传动 齿轮传动 装置 A、B两点在同轴的圆盘上 两个轮子用皮带连接(皮带不打滑)，A、B两点分别是两个轮子边缘上的点 两个齿轮啮合，A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点   同轴转动 皮带传动 齿轮传动 特点 角速度相等、周期相等 线速度大小相等 线速度大小相等 规律 线速度与半径成正比：＝ 角速度与半径成反比：＝ 角速度与半径成反比：＝ 考向1 描述圆周运动物理量的分析与计算 (2026·广东清远一模)游乐场的“魔盘”机动游戏受到游玩者的喜爱。如图所示，当游客们都坐在“魔盘”边缘位置上随“魔盘”匀速转动时，对所有游客下列物理量相同的是 A．角速度 B．线速度 C．向心力大小 D．向心加速度 √ 例1 所有游客都是同轴转动，则角速度都相同，选项A正确；线速度的方向为圆周运动的切线方向，方向不同，则线速度不相同，选项B错误；根据F＝mω2r可知，游客的质量不一定相同，则向心力大小不一定相同，选项C错误；向心加速度的方向时刻指向圆心，则向心加速度不相同，选项D错误。故选A。 考向2 圆周运动中的传动问题 如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转轴上，其半径之比为RB∶RC＝3∶2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦力作用，B轮也随之无滑动地转动起来。a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的 A.线速度大小之比为3∶2∶2 B.角速度之比为3∶3∶2 C.转速之比为2∶3∶2 D.向心加速度大小之比为9∶6∶4 √ 例2 A、B靠摩擦传动，则边缘上a、b两点的线速度大小相等，即va∶vb＝1∶1，故A错误；B、C同轴转动，则边缘上b、c两点的角速度相等，即ωb＝ωc，转速之比＝＝，故B、C错误；对a、b两点，由an＝＝＝，对b、c两点，由an＝ω2r，得＝＝，则ana∶anb∶anc＝9∶6∶4，故D正确。故选D。 考向3 圆周运动中的多解问题 (多选)如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的角速度匀速转动。一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则 A.子弹在圆筒中的水平速度为d B.子弹在圆筒中的水平速度为2d C.圆筒转动的角速度可能为π D.圆筒转动的角速度可能为3π √ √ 例3 √ 子弹在圆筒中运动的时间与自由下落的时间相同，即t＝，则v0＝＝d，故A正确，B错误；在此段时间内圆筒转过的圈数为半圈的奇数倍，即ωt＝(2n＋1)π(n＝0，1，2，…)，所以ω＝＝(2n＋1)π(n＝0，1，2，…)，故C、D正确。 返回 圆周运动的动力学问题 考点二 返回 1.匀速圆周运动的向心力 知识梳理 作用效果 产生向心加速度，只改变速度的______，不改变速度的______ 大小 Fn＝man＝m＝mω2r＝_______＝mωv。 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 方向 大小 mr 圆心 2.匀速圆周运动向心力来源实例分析 运动模型 向心力Fn的来源(图示) 汽车在水平路面转弯 Fn＝_____ 水平转台(光滑) Fn＝FT＝______ 圆锥摆 Fn＝__________，r＝_________ Ff mBg mgtan θ lsin θ 运动模型 向心力Fn的来源(图示) 飞车走壁 Fn＝__________ 飞机水平转弯 Fn＝__________ 火车转弯 Fn＝__________ mgtan θ mgtan θ mgtan θ 3.变速圆周运动合力与向心力的特点 变速圆周运动的合力方向一般不指向圆心，可以分解为如下两个分力，如图所示。 (1)切向分力_____：产生切向加速度at，只改变线速度的大小。当at与v同向时，速度增大，做加速圆周运动，反向时则速度减小，做减速圆周运动。 (2)指向圆心的分力Fn：提供向心力，产生向心加速度an，只改变线速度的______。 Ft 方向 4.离心运动 形成原因 合力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，物体逐渐_______圆心 受力特点 (1)当F＝0时，物体沿______方向飞出，做匀速直线运动。 (2)当0＜F＜mω2r时，物体逐渐______圆心，做______运动。 (3)当F＞mω2r时，物体逐渐______圆心，做______运动 本质 离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是提供的向心力______做匀速圆周运动需要的向心力 远离 切线 远离 离心 靠近 近心 小于 正误辨析 (1)向心力指向圆心，与速度方向垂直，不改变速度的大小。 ( ) (2)向心力可以由物体受到的某一个力提供，也可以由物体受到的合力提供。 ( ) (3)在变速圆周运动中，向心力不指向圆心。 ( ) (4)做匀速圆周运动的物体，当所受合力突然减小时，物体将沿切线方向飞出。 ( ) (5)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。 ( ) √ √ × × × “四步法”分析圆周运动的动力学问题 核心突破 考向1 圆周运动的动力学分析 (多选)如图所示，杂技演员进行表演时，可以悬空靠在以角速度ω匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来。设圆筒半径为r，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为g，杂技演员与圆筒内壁间的动摩擦因数为μ，则该演员 A.受到4个力的作用 B.所需的向心力由弹力提供 C.角速度越大，人受到的摩擦力越大 D.圆筒的角速度ω≥ √ 例4 √ 杂技演员受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力共3个力作用，A错误；由于杂技演员在圆筒内壁上不掉下来，竖直方向根据平衡条件，有mg＝Ff，筒壁的弹力提供向心力，水平方向有F＝mω2r，角速度越大，弹力变大，人受到的摩擦力不变，B正确，C错误；要想人不下滑，最大静摩擦力需要大于或等于重力，所以μF≥mg，F＝mω2r，解得ω≥，D正确。 考向2 圆锥摆模型 (多选)(2026·辽宁大连联考)四个完全相同的小球A、B、C、D均在水平面内做圆锥摆运动。如图甲所示，其中小球A、B在同一水平面内做圆锥摆运动(连接B球的绳较长)；如图乙所示，小球C、D在不同水平面内做圆锥摆运动，但是连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相同(连接D球的绳较长)，则下列说法正确的是 A.小球A、B角速度相等 B.小球A、B线速度大小相同 C.小球C、D向心加速度大小相同 D.小球D受到绳的拉力大于小球C受到绳的拉力 √ √ 例5 对题图甲中小球A、B分析，设绳与竖直方向的夹 角为θ，小球的质量为m，绳长为l，小球A、B到 悬点O的竖直距离为h，则mgtan θ＝mω2lsin θ， 解得ω＝＝，又v＝ωlsin θ，所以小球A、B的角速度相等，线速度大小不相同，故A正确，B错误；对题图乙中小球C、D分析，设绳与竖直方向的夹角为θ，小球的质量为m，绳上拉力为FT，则有mgtan θ＝man， FTcos θ＝mg，解得an＝gtan θ，FT＝，所以小球C、D向心加速度大小相同，受到绳的拉力大小也相同，故C正确，D错误。 考向3 火车转弯问题 火车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为α(α很小，可认为tan α≈sin α)，重力加速度为g，下列说法正确的是 A.火车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用 B.火车过转弯处的速度v＝时，火车轮缘不会 挤压内轨和外轨 C.火车过转弯处的速度v＜ 时，火车轮缘会挤压外轨 D.若减小α角，可提高火车安全过转弯处的速度 √ 例6 火车以规定速度转弯时受到重力和支持力，重力和支持 力的合力提供向心力，故A错误；当重力和支持力的合 力提供向心力时，有m＝mgtan α≈mgsin α ＝mg，解 得v＝，火车轮缘不会挤压内轨和外轨，故B正确； 火车过转弯处的速度v＜ 时，转弯所需的向心力F＜mgtan α，此时火车轮缘挤压内轨，故C错误；若要提高火车安全通过转弯处的速度，需要增大mgtan α，需要增大α角，故D错误。 返回 课 时 测 评 返回 题组1　描述圆周运动的物理量 (2026·广东深圳模拟预测)为防止人类太空航行长期处于失重环境中引起的健康问题，科学家们设想将太空飞船建造成轴对称环形结构，通过圆环绕中心轴匀速转动使航天员产生模拟重力效果。若圆环的直径为40 m，重力加速度g＝9.8 m/s2，航天员(可视为质点)站立于圆环内壁时，为产生与航天员在地球表面相同的重力效果，则圆环转动的角速度ω约为 A．0.7 rad/s B．1.4 rad/s C．7 rad/s D．14 rad/s √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 当航天员随圆环转动时，由重力提供向心力可得mg＝mω2r，解得ω＝＝0.7 rad/s。故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2．(2026·江门市调研)地下车库为了限制车辆高度，采用如图所示曲杆道闸，它是由相同长度的转动杆AB和横杆BC组成。B、C为横杆的两个端点。现道闸正在缓慢打开，转动杆AB绕A点的转动过程中B点可视为匀速圆周运动，横杆BC始终保持水平，则在道闸缓慢打开的过程中，下列说法正确的是 A．B点线速度不变 B．B点的角速度不变 C．B、C两点的线速度大小vB<vC D．B、C两点的角速度大小ωB<ωC √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 B点做匀速圆周运动，线速度大小不变，方向改变，故A错误；B点做匀速圆周运动，角速度不变，故B正确；B点做匀速圆周运动的过程中，横杆BC始终保持水平，则BC杆上各点相对静止，所以C点的速度始终与B点相同，所以B、C两点的线速度大小关系为vB＝vC，故C错误；根据B、C速度始终相同可知，B、C两点做圆周运动的半径rB＝rC，可知二者的角速度大小为ωB＝ωC，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3.如图所示，一个半径为5 m的圆盘正绕其圆心匀速转动，当圆盘边缘上的一点A处在如图所示位置的时候，在其圆心正上方20 m 的高度有一个小球(视为质点)正在向边缘的A点以一定的速度水平抛出，g取 10 m/s2，不计空气阻力，要使得小球正好落在A点，则 A.小球平抛的初速度一定是2.5 m/s B.小球平抛的初速度可能是2 m/s C.圆盘转动的角速度一定是π rad/s D.圆盘转动的加速度大小可能是π2 m/s2 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 根据h＝gt2，可得t＝＝2 s，小球平抛的初速度v0＝＝2.5 m/s，故A正确，B错误；根据ωt＝2nπ(n＝1，2，3，…)，解得圆盘转动的角速度ω＝＝nπ rad/s(n＝1，2，3，…)，圆盘转动的加速度大小为a＝ω2r＝5n2π2 m/s2(n＝1，2，3，…)，故C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 题组2　圆周运动的动力学问题 4.(多选)假定某水平圆形环岛路面如图(a)，汽车受到的最大静摩擦力与重力的比值恒定不变，则当汽车匀速率地通过环形路段时，汽车的侧向摩擦力达到最大时的最大速度称为临界速度，下列说法正确的是 A.汽车所受的合力为零 B.汽车受重力、弹力、摩擦力和向心力的作用 C.汽车在环岛路外侧行驶时，其临界速度较大 D.如图(b)，质量相等的两辆车以大小相等的速度绕环岛中心转，甲车受到指向轨道圆心的摩擦力比乙车的大 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 汽车做曲线运动，合力不为零，故A错误；向心力是效果力，由汽车受到的重力、弹力、摩擦力的合力充当，故B错误；根据Ffm＝m，最大静摩擦力不变，则外侧行驶半径较大，临界速度较大，故C正确；根据牛顿第二定律有Ff＝m，两车质量相等，速度大小相等，甲车运动半径小，则受到指向轨道圆心的摩擦力大，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 5．(多选)如图所示，细绳穿过竖直的细管子拴住一个小球，让小球在A高度处做水平面内的匀速圆周运动，现用力将细绳缓慢下拉，使小球在B高度处做水平面内的匀速圆周运动，不计一切摩擦，则 A．角速度ωA＝ωB B．角速度ωA<ωB C．向心加速度aA<aB D．向心力FA>FB √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 设绳子与竖直方向夹角为θ，对小球受力分析有Fn ＝ mg tan θ＝ma，由题图可看出小球从A到B，θ增大，则aA<aB，FA<FB，故C正确，D错误；根据mg tan θ＝mω2l sin θ，可得ω＝，因h减小，则有ωA < ωB，故A错误，B正确。故选BC。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 6.(多选)(2025·广东卷·T8)将可视为质点的小球沿光滑冰坑内壁推出，使小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示。已知圆周运动的半径R为 0.4 m，小球所在位置处的切面与水平面夹角θ为45°，小球质量为 0.1 kg，重力加速度g取10 m/s2。关于该小球，下列说法正确的有 A.角速度为5 rad/s B.线速度大小为4 m/s C.向心加速度大小为10 m/s2 D.所受支持力大小为1 N √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 对小球受力分析可知mgtan 45°＝mω2R，解得ω＝5 rad/s，故A正确；线速度大小为v＝ωR＝2 m/s，故B错误；向心加速度大小为an＝ω2R＝10 m/s2，故C正确；所受支持力大小为FN＝＝ N，故D 错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 7.如图是游乐园的“空中飞椅”项目，人和座椅由绳索悬挂，随着中间转轴转动带动游客旋转体验空中飞驰感。已知该项目椅子分内外层，所有飞椅规格质量均相同，悬索长度也相同且质量忽略不计，图中所标位置悬索与竖直方向夹角为θ，此位置的游客和飞椅的总质量为m，悬点到人椅质心的距离为L，重力加速度为g，以下说法正确的是 A.该位置悬索受到的拉力大小为mgcos θ B.转速越大，人飞得越高，绳子拉力越大 C.在图中所标位置该游客做圆周运动的半径为Lsin θ D.内、外层的游客悬索偏离竖直方向的角度相等 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 根据竖直方向的受力平衡有F＝，故A错误；在题图所标位置该游客做圆周运动的半径为r'＝r＋Lsin θ，根据牛顿第二定律有mgtan θ＝mr'(2πn)2，则转速越大，θ越大，人飞得越高，由拉力的表达式可知，绳子拉力越大，外层的游客半径较大，悬索偏离竖直方向的角度较大，故B正确，C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 8．(多选)(2026·广东省三模)如图所示，配有转盘的中式圆餐桌是我国的传统家具。质量为m的小碗(可视为质点)放在水平转盘边缘上随转盘一起由静止缓慢加速转动，若小碗与转盘以及桌面间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，转盘的半径为r，餐桌的半径为R，重力加速度为g，转盘与桌面的高度差不计，下列说法正确的是 A．当转盘的角速度增至 时，小碗相对于转盘开始滑动 B．小碗由静止到即将滑动的过程中，转盘对小碗做的功为 μmgr C．若R＝r，小碗最终会从桌面滑落 D．若小碗未滑离桌面，则R不会小于r √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 小碗相对转盘即将滑动时有μmg＝m＝mω2r，解得v＝，故A错误；根据动能定理可得小碗由静止到即将滑动的过程中，转盘对小碗做的功W＝μmgr，故B正确；小碗相对转盘滑动后沿转盘边缘滑出，若未能滑到桌面边缘，根据牛顿第二定律可得μmg＝ma，由x＝＜＝r可知，小碗不会从桌面滑落，故C错误；小碗未滑离桌面需满足R≥ r，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 9.(多选)游乐园有一种叫作“快乐飞机”(图甲)的游乐项目，模型如图乙所示，已知模型飞机质量为m，固定在长为L的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g，当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是 A.模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力 B.旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直 C.旋臂对模型飞机的作用力大小为m D.若夹角θ增大，则旋臂对模型飞机的作用力增大 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，模型飞机受到重力和旋臂的作用力，这两个力的合力提供向心力，旋臂对模型飞机的作用力方向不一定与旋臂垂直，故A、B错误；由A、B项分析知，旋臂对模型飞机的作用力大小为F＝＝m，故C正确；由F＝m可知，若夹角θ增大，则旋臂对模型飞机的作用力增大，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 10．(14分)(2026·江门市调研)如图所示，半径R＝0.5m的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台静止不转动时，将一质量m＝2 kg可视为质点的小物块放入陶罐内，小物块恰能静止于陶罐内壁的A点，且A点与陶罐球心O的连线与竖直轴OO′成θ＝37˚角，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，sin 37˚＝0.6，cos 37˚＝0.8，求： (1)物块与陶罐内壁之间的动摩擦因数； 答案： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 物块受力如图甲所示 由平衡条件得FN＝mg cos θ，Ffm＝mg sin θ 且Ffm＝μFN 解得μ＝0.75。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)当物块在A点随陶罐一起转动且不受摩擦力时陶罐的角速度； 答案： 物块受力如图乙所示 由圆周运动的条件得mg tan θ＝ 圆周运动半径r＝R sin θ 解得ω0＝5 rad/s。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (3)若物块仍在陶罐中的A点随陶罐一起匀速转动且角速度为 rad/s，则陶罐给物体的弹力大小和摩擦力大小。 答案： 当转台的角速度为 rad/s时，由于该角速度小于5 rad/s，则物块有向内滑的趋势，可知摩擦力沿切线向上，则有FN′cos θ＋Ff′sin θ＝mg，FN′sin θ－Ff′cos θ＝mω2R sin θ，解得FN′＝19.6 N，Ff′＝7.2 N。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 谢 谢 观 看 第3讲　圆周运动 $