第4章 第4讲 圆周运动（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习·物理

该高中物理高考复习课件聚焦“圆周运动”专题，依据高考评价体系梳理了运动学（物理量关系、传动装置）和动力学（向心力、离心运动、模型分析）两大核心考点，通过2024-2025年多省高考真题分析，明确了传动装置、向心力来源等高频考点权重，归纳了匀速圆周运动、车辆转弯等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题研析+模型建构+科学推理”的备考策略，如以2025河北卷跳绳彩灯题为例，通过角速度与转速关系推导，培养科学思维；以车辆转弯模型为例，归纳“重力与支持力合力提供向心力”的分析方法，强化运动和相互作用观念。设“易错点警示”和“变式训练”，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准教学，提升复习效率。

第4讲　圆周运动 考点一　圆周运动的运动学问题 考点二　圆周运动的动力学问题 目 录 索 引 考点一　圆周运动的运动学问题 强基础•教考衔接 1.匀速圆周运动 (1)定义:如果物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处　　　　,所做的运动叫作匀速圆周运动。 (2)特点:加速度大小　　　　,方向始终指向　　　　,是变加速运动。 (3)条件:合外力大小　　　　,方向始终与　　　　方向垂直且指向圆心。 相等 不变 圆心 不变 速度 2.描述圆周运动的物理量 ω2r r × × × √ 研考点•精准突破 1.圆周运动各物理量间的关系 2.三种传动装置 传动方式 同轴转动 皮带传动 齿轮传动 装置 两轮固定在一起绕同一转轴转动,A、B两点分别是两轮边缘上的点   两个轮子用皮带连接, A、B两点分别是两个轮子边缘上的点   两个齿轮轮齿啮合,A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点   传动 方式 同轴转动 皮带传动 齿轮传动 特点 角速度、周期相同 线速度大小相等 线速度大小相等 转向 相同 相同 相反 规律 线速度与半径成正比: 向心加速度与半径成正比: 角速度与半径成反比: 向心加速度与半径成反比: 角速度与半径成反比: 向心加速度与半径成反比: 考向一　圆周运动基本物理量的关系 典题1 (2025河北卷)某同学在傍晚用内嵌多个彩灯的塑料绳跳绳,照片记录了彩灯在曝光时间内的运动轨迹,简图如图所示。彩灯的运动可视为匀速圆周运动,相机本次曝光时间为 s,圆弧对应的圆心角约为30°,则该同学每分钟摇绳的圈数约为(　　) A.90 B.120 C.150 D.180 C 解析 设该同学摇绳一圈的时间为T,由题意可得T= s,解得T=0.4 s,该同学每分钟摇绳的圈数n==150,C项正确。 考向二　三种传动方式及特点 典题2 [一题多变](2025河北保定高三期中)如图所示,某款自行车大齿轮总齿数为n1,小齿轮总齿数为n2,后轮直径为D。某同学骑行时,匀速蹬脚踏板带动大齿轮每秒钟转N圈,则自行车向前行驶的车速为(　　) A. B. C. D. C 解析 脚踏板与大齿轮同步,转动周期相同,故T1=,大齿轮和小齿轮通过链条连接,边缘处线速度相同,即ω1r1=ω2r2,由ω=可知,r1=r2,解得T2=T1,大、小齿轮数分别为n1、n2,可知T2=,后轮和小齿轮同轴,周期相同,故v=,故选C。 答案 (1)2∶1∶1　(2)1∶2∶2　(3)1∶1∶7　(4)1∶2∶14 解析 b、c两点同轴转动,角速度大小之比为ωb∶ωc=1∶1,a、b两点链条传动,线速度大小相等va∶vb=1∶1,由v=ωr,可知ωa∶ωb=1∶2,所以ωa∶ωb∶ωc=1∶2∶2;由T=,可知Ta∶Tb∶Tc=2∶1∶1,由v=ωr,可得va∶vb∶vc=1∶1∶7,由a=ω2r,可得aa∶ab∶ac=(12×2)∶(22×1)∶(22×7)=1∶2∶14。 考点二　圆周运动的动力学问题 强基础•教考衔接 1.匀速圆周运动的向心力 (1)作用效果:向心力产生向心加速度,只改变速度的　　　　,不改变速度的　　　　。 (2)大小:Fn=man=m=　　　=mr=mωv。 (3)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)来源:物体所受合力一定指向圆心,全部提供向心力。 方向 大小 mω2r 圆心 2.离心运动 (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　　　　　　　　　　的运动。 (2)受力特点(如图所示) 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　　　　　　　,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。 逐渐远离圆心 切线 远离 离心 向圆心靠近 近心 小于 × × √ × 研考点•精准突破 1.圆周运动向心力的理解 (1)向心力是按力的作用效果命名的,可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质力提供,可以是某个力或某个力的分力,也可以是几个力的合力,在受力分析中要避免再添加一个向心力。 (2)匀速圆周运动的合力恰好全部提供向心力,即F向=F合。 (3)变速圆周运动的合力与向心力的关系 变速圆周运动的合力方向一般不指向圆心(特例如竖直面内水流星最高点和最低点的合外力方向指向圆心),可以分解为如图所示的两个分力。 ①切向分力Ft: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法向分力Fn:提供向心力,产生向心加速度an,只改变线速度的方向。 2.圆周运动模型分析方法 考向一　匀速圆周运动的动力学问题 典题3 [一题多变](多选)(2025广东卷)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,下列说法正确的是(　　) 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 AC 解析 对小球受力分析如图所示,作出合力与分力的平行四边形, 解得F合=mgtan θ 根据物体做圆周运动的条件列式得 AD 解析 设玻璃碗半径为R,小球所在位置竖直平面内碗切线与水平方向夹角为θ,对小球进行分析,根据牛顿第二定律有mgtan θ=m,解得v=,距碗口最近的小球θ最大,可知,距碗口最近的小球线速度最大,故A正确;结合上述,对小球进行分析,根据牛顿第二定律有mgtan θ= m,解得T=2π,可知θ越大,小球周期越小,即距碗口最近的小球周期最小,故B错误;结合上述,对小球进行分析,根据牛顿第二定律有mgtan θ=ma,解得a=gtan θ,可知θ越大,小球加速度越大,即距碗口最近的小球向心加速度最大,故C错误;结合上述,对小球进行分析,小球所受外力的合力F=mgtan θ,可知θ越小,小球合力越小,即距碗底最近的小球合力最小,故D正确。 考向二　车辆转弯问题 典题4 (2025黑龙江齐齐哈尔一模)如图为某卡丁车运动基地,几辆卡丁车正急速通过一个大圆弧形弯道,弯道内侧比外侧低,当卡丁车在此路段以理论速率vc转弯时,恰好没有向弯道内外两侧滑动的趋势。 下列说法正确的是(　　) A.卡丁车质量越大,对应理论速率vc越大 B.当冬天路面结冰时,与未结冰时相比,vc值保持不变 C.卡丁车行驶过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力、向心力 D.卡丁车以某一恒定速率转弯时,在赛道外侧所需的向心力大 B 解析 当卡丁车在此路段以理论速率vc转弯时,恰好没有向弯道内外两侧滑动的趋势,此时重力和弹力的合力恰好提供向心力,设弯道倾角为θ,则mgtan θ=m,质量可以约去,所以理论速率与质量无关,故A错误;根据以上分析可知,理论速度与动摩擦力因数无关,当冬天路面结冰时,与未结冰时相比,vc值保持不变,故B正确;卡丁车行驶过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力作用,向心力不是物体实际受力,故C错误;卡丁车所需的向心力为m,以某一恒定速率转弯时,在赛道外侧半径大,所需的向心力小,故D错误。 考向三　汽车过桥问题 典题5 (2025陕西西安高三期中)如图所示,一辆质量为m的汽车先过一段凹形桥,再过一段拱形桥,M、N分别为桥的最低点和最高点,且汽车通过M、N两点时的速度均不为0。汽车在通过两种桥面的过程中均未脱离桥面,下列说法正确的是(　　) A.汽车通过M点时处于失重状态 B.汽车通过M点时的加速度可能为0 C.汽车通过N点时,无论速度多大,对桥面始终有压力 D.汽车通过N点时对桥面的压力一定比通过M点时对桥面的压力小 D 解析 汽车通过M点时,根据牛顿第二定律可知FN-mg=ma=m,加速度方向 竖直向上,故此时汽车处于超重状态;由于汽车通过M、N两点时的速度均不为0,故此时汽车加速度大小不为0,故A、B错误;汽车通过N点时,根据牛顿第二定律可知mg-FN=m,若mg=m,即v=时,此时桥面对汽车的支持力为0,根据牛顿第三定律可知,此时汽车对桥面的压力为0,故C错误;根据牛顿第三定律可知,桥面对汽车的支持力等于汽车对桥面的压力,由上述可知,汽车在M点时对桥面的压力F压1=mg+m,汽车在N点时对桥面的压力F压2=mg-m,故汽车通过N点时对桥面的压力一定比通过M点时对桥面的压力小,故D正确。 考向四　变速圆周运动的动力学问题 典题6 (2025山西临汾高三检测)质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示,此时绳子与竖直方向夹角为45°,已知重力加速度为g,对该时刻,下列说法正确的是(　　) A.秋千对小明的作用力大于mg B.小明所受力的合力大小等于mg C.小明的速度为零时,所受力的合力与绳子的拉力大小相等 D.小明的加速度为零时,所受合力为零 C 解析 在最高点小明的速度为0,设秋千的摆长为l,摆到最高点时摆绳与竖直方向的夹角为θ,秋千对小明的作用力为F,则对人,沿摆绳方向受力分析有F-mgcos 45°=m,由于小明的速度为0,则有F=mgcos 45°<mg,故A错误。沿垂直摆绳方向有mgsin 45°=ma,解得a=gsin 45°,即小明所受力的合力大小为mgsin 45°,在最高点的加速度为gsin 45°,故B错误。小明在最高点的速度为零,表示径向合力为零;切向合力为mgsin 45°,则所受力的合力为mgsin 45°,绳子的拉力大小为mgcos 45°,两者大小相等,故C正确。小明在最高点的径向加速度为零,即径向合力为零,但切向合力不为零,所受合力不为零,故D错误。 考向五　对离心运动的理解 典题7 (多选)(2025福建漳州模拟预测)如图所示,在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上,有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动,则(　　) A.衣服受到筒壁的摩擦力的作用 B.加快脱水筒转动的角速度,筒壁对衣服的摩擦力大小不变 C.当衣服对水滴的附着力不足以提供水滴需要的向心力时, 衣服上的水滴将做离心运动 D.增大脱水筒的转动周期,脱水效果会更好 BC 解析 受力分析可知衣服受到重力、筒壁的弹力和竖直向上的静摩擦力,故A错误;对衣服受力分析,在竖直方向受到重力和摩擦力,二力平衡,加快脱水筒转动角速度,衣服在竖直方向仍然保持平衡状态,故摩擦力不变,故B正确;脱水过程中,衣物做离心运动而甩向桶壁,衣服上的水滴依附的附着力是一定的,当水滴和衣物一起做高速圆周运动时,因水滴做圆周运动所需的向心力大于该附着力,水滴做离心运动,沿切线方向被甩出,故C正确;水滴依附的附着力是一定的,根据向心力公式F=mω2r,又有T=,化简得F=,可知周期越小,需要的向心力越大,脱水效果会更好,故D错误。 运动模型 向心力的来源示意图 运动模型 向心力的来源示意图 飞机水 平转弯 Fn=mgtan θ 飞车 走壁 Fn=mgtan θ 运动模型 向心力的来源示意图 运动模型 向心力的来源示意图 圆 锥 摆 Fn=mgtan θ r=lsin θ 火车 转弯 Fn=mgtan θ 汽车在 水平路 面转弯 Fn=Ff 水平转台(光滑) Fn=mBg $