第4章 第3讲 圆周运动（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习讲义·物理（江苏专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“圆周运动与抛体运动综合”专题，依据高考评价体系梳理了描述圆周运动的物理量、向心力来源、传动模型、圆锥摆及离心运动等核心考点，结合2025年福建卷、常州期中卷等真题，明确了传动问题、转弯临界分析、平抛与圆周综合计算等常考题型，构建了完整的知识网络与解题框架。 课件亮点在于“真题悟法+模型建构+科学推理”的备考策略，如通过典例1同轴转动模型分析线速度与向心加速度比例关系，典例5结合平抛运动时间与圆盘转动周期求解角速度，培养学生运动和相互作用观念。特设“三种传动方式对比表”“圆锥摆公式推导”等模块，帮助学生掌握比例法、临界条件分析等技巧，教师可据此开展针对性训练，助力学生高效冲刺高考。

第四章 抛体运动与圆周运动 第3讲　圆周运动 1 考点一　圆周运动的运动学问题 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________，这种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 考 点 一 2．描述圆周运动的物理量 ω2r 考 点 一 3．对公式的理解 (1) 对公式v＝ωr 的理解 当r一定时，v与ω成________；当ω一定时，v与r成正比；当v一定时，ω与r成________． 当v一定时，an与r成________；当ω一定时，an与r 成________． 正比 反比 反比 正比 考 点 一 典 题 悟 法 1 C 考 点 一 考 点 一 　　 　　(2025·常州高三上期中)如图所示为脚踏自行车的传动装置简化图，甲、乙两轮同轴且无相对转动，传动链条在各轮转动中不打滑，A、B、C分别是甲、乙、丙三轮边缘上的点，则 (　　) A．周期TA＝TB B．线速度vA＝vB C．角速度ωA＝ωC D．向心加速度aA＝aC 2 A 考 点 一 考 点 一 三种传动方式 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． 2． 摩擦传动和齿轮传动：如图丙、丁所示，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． 甲　　 　　　　　　 　　　乙 丙　　 　　　　　　　丁 考 点 一 3． 同轴转动：如图戊、己所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，即ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比． 戊　　 　　　　己 考 点 一 考点二　圆周运动的动力学问题 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________． (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：向心力可以由某个力提供，也可以由几个力的________提供，还可以由某个力的________提供． 方向 大小 mω2r 圆心 合力 分力 考 点 二 2．圆周运动向心力来源的运动实例 运动模型 向心力Fn的来源(图示) 汽车在水平 路面转弯       水平转台(光滑)     考 点 二 运动模型 向心力Fn的来源(图示) 圆锥摆         飞车走壁     mg tan θ l sin θ mg tan θ 考 点 二 运动模型 向心力Fn的来源(图示) 飞机水平转弯 火车转弯 mg tan θ mg tan θ 考 点 二 3．转弯问题 (1) 火车转弯时做的是圆周运动，重心轨迹在同一水平面内，向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心．弯道处外轨________内轨，适当选择内外轨的高度差，可使转弯时所需的向心力几乎完全由重力与支持力的合力提供，大小F＝mg tan θ． ① 若火车行驶速度__________，外轨道对轮缘有侧压力． ② 若火车行驶速度__________，内轨道对轮缘有侧压力． 高于 v＞v0 v＜v0 考 点 二 4．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＜mrω2时，物体逐渐________圆心，做________运动． ③ 当F＞mrω2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 考 点 二 典 题 悟 法 　　 　　列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，可近似认为tan α≈sin α)，重力加速度为g．下列说法中正确的是 (　　) A．列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用 D．若减小α角，可提高列车安全过转弯处的速度 3 B 考 点 二 考 点 二 　　 　　(2025·如皋期初)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，A、B在同一水平面内运动；如图乙所示，连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相等，则 (　　) A．A、B的角速度相等 B．A的角速度比B的大 C．C受到绳的拉力比D的大 D．C受到绳的拉力比D的小 4 A 甲　　 　　　　　　乙 考 点 二 考 点 二 圆锥摆模型 圆锥摆模型有单、双圆锥摆之分．分别如图甲、乙所示． 甲　　 　　　　　　 　　乙 考 点 二 (2) 图乙：P、Q随旋转圆盘绕中心轴匀速转动，它们做圆周运动的角速度相等，线速度、向心加速度均与轨道半径成正比，且在竖直方向上受到的合力为零． 考 点 二 考点三　抛体运动与圆周运动的综合 典 题 悟 法 　　 　　如图所示为一个半径为5 m的圆盘，正绕其圆心做匀速转动．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的高度有一小球正在向边缘的A点以一定的速度水平抛出，取g＝10 m/s2，要使得小球正好落在A点，则 (　　) A．小球平抛的初速度是2.5 m/s B．小球平抛的初速度是5 m/s C．圆盘转动的角速度一定是π rad/s D．圆盘转动的加速度可能是π m/s2 5 A 考 点 三 考 点 三 　　 　　(2025·扬州七校第一次联考)如图所示，一位同学玩飞镖游戏，圆盘最上端有一点P，飞镖抛出时与P在同一竖直平面内等高，且距离P点为L．当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘绕经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动．忽略空气阻力，重力加速度为g．若飞镖恰好击中P点，求： (1) 圆盘的半径． 6 考 点 三 考 点 三 (2) 圆盘转动角速度的值． 【解析】(2) 飞镖击中P点，则P点转过的角度θ满足 θ＝π＋2kπ(k＝0，1，2，…) 考 点 三 随堂内化 1．(2025·扬州期初)夏天天气炎热，同学们喜欢用风扇降温，如图所示，A、B为扇片上两点，则 (　　) A．vA＞vB　 B．ωA＞ωB C．TA＜TB D．aA＜aB D 【解析】 由于风扇的扇叶是同轴转动，所以扇片上的点周期相同，角速度相同，B、C错误；根据v＝ωr可知，半径越大，线速度越大，所以有vA＜vB，A错误；根据a＝ω2r可知，半径越大，向心加速度越大，所以有aA＜aB，D正确． 随堂内化 4 1 2 3 2．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．衣服受到重力、筒壁的弹力、摩擦力和向心力的作用 B．加快脱水筒转动的角速度，筒壁对衣服的摩擦力也变大 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，衣服上的水滴将做向心运动 D．加快脱水筒转动的角速度，脱水效果会更好 D 随堂内化 4 1 2 3 【解析】 衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力作用，筒壁的弹力提供向心力，向心力是效果力，故A错误；湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，衣服所受摩擦力与重力相互平衡，圆筒转速增大以后，衣服所受摩擦力与重力仍相互平衡，衣服所受摩擦力不变，故B错误；脱水桶高速运转时，水滴被甩离，是因为衣服对水滴的附着力不足以提供水滴需要的向心力，所以水滴做离心运动，故C错误；由F＝mω2R知，ω增大会使所需要的向心力F增大，而水滴的附着力是一定的，加快脱水筒转动角速度，附着力不能提供足够大的向心力，水滴就会被甩出去，脱水效果会更好，故D正确． 随堂内化 4 1 2 3 3．(2026·高邮期初)把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球短时间内沿光滑的漏斗壁在水平面内做匀速圆周运动．若小球第二次做匀速圆周运动的半径比第一次小，则小球第二次做匀速圆周运动时 (　　) A．周期较小 B．线速度较大 C．加速度较小 D．对漏斗壁的压力较大 A 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 4．(2025·南通第二次调研)如图所示，让装有水的玻璃杯绕过其侧面的竖直轴匀速转动，杯中液面形状可能正确的是 (　　) C 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 配套热练 一、 选择题 1．(2026·高邮期初)遥控汽车以恒定速率绕周长为s的圆形赛道一周用时t，则遥控汽车 (　　) C．线速度方向不变 D．加速度为零 A 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 2．(2025·海安期初)在如图所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为2∶3∶6，当齿轮转动的时候，关于小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点，下列说法中正确的是 (　　) A．A点和B点的线速度大小之比为1∶1 B．A点和B点的角速度之比为1∶1 C．A点和B点的角速度之比为1∶3 D．A点和B点的线速度大小之比为1∶3 A 【解析】 三个齿轮边缘的点线速度相等，故A点和B点的线速度大小之比为1∶1，A点和B点的半径之比为1∶3，由v＝ωr，得A点和B点的角速度之比为3∶1，故A正确． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 3．(2025·南京二模)如图所示，小车沿固定的等距螺旋轨道向上做匀速率运动，轨道各处弯曲程度相同．在此过程中，该小车 (　　) A．角速度大小不变 B．向心力不变 C．处于平衡状态 D．处于超重状态 A 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 【解析】 小车沿固定的等距螺旋轨道向上做匀速率运动，且轨道各处弯曲程度相同，即v不变，半径r不变，根据v＝rω知，角速度大小不变，故A正确；因为向心力始终指向圆心，所以其方向改变，即向心力改变，故B错误；小车做匀速率曲线运动，合力不为零，所以并不是处于平衡状态，故C错误；由于小车沿等螺距轨道向上做匀速率运动，沿轨道方向的速度大小不变，即小车沿轨道方向所受合力为0，故小车沿轨道方向的加速度为0，又由于该轨道各处弯曲程度相同，则轨道对小车的指向图中轴心的作用力提供圆周运动的向心力，该作用力方向沿水平方向，可知小车的加速度方向沿水平方向，小车不存在竖直方向的加速度，则小车既不处于超重状态，也不处于失重状态，故 D错误． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4．(2025·江苏卷)游乐设施“旋转杯”的底盘和转杯分别以O、O′为转轴，在水平面内沿顺时针方向匀速转动．O′固定在底盘上．某时刻转杯转到如图所示位置，杯上A点与O、O′恰好在同一条直线上．则 (　　) A．A点做匀速圆周运动 B．O′点做匀速圆周运动 C．此时A点的速度小于O′点 D．此时A点的速度等于O′点 B 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 【解析】 A点运动为A点绕O′的圆周运动和O′相对于O的圆周运动的合运动，故轨迹不是圆周，故A错误；根据题意，O′固定在底盘上，故可知O′围绕O点做匀速圆周运动，故B正确；杯上A点在OO′延长线上，A点和O′点运动方向相同，又A点相对O′点做圆周运动，故此时A的速度大于O′的速度，故C、D错误． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 5．(2025·南京学情调研)如图所示的四幅情景图表示的是有关生活中的圆周运动，下列说法中正确的是 (　　) A．图甲中汽车通过凹形路面的最低点时处于失重状态 B．图乙中A、B两小球在同一水平面内做圆周运动的角速度大小相等 C．图丙中脱水桶的脱水原理是水滴所受的附着力大于它所需要的向心力而被甩出 D．图丁中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压内轨 B 甲　　 　　　　　 乙　　 　　　　 丙　　 　　　　　　　丁 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 6．(2024·江苏卷)如图所示，轻绳的一端拴一个蜂鸣器，另一端穿过竖直管握在手中．蜂鸣器在水平面a内做匀速圆周运动，缓慢下拉绳子，使蜂鸣器升高到水平面b内继续做匀速圆周运动．不计空气阻力和摩擦力，与升高前相比，蜂鸣器 (　　) A．角速度不变 B．线速度减小 C．向心加速度增大 D．所受拉力大小不变 C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 7．(2025·镇江质监)如图所示，无人机悬停表演中，通过转动光源把光束投到竖直墙壁上的P点．此时光源转轴O与墙壁相距r，P点与O点之间的高度差为L，若P点沿墙壁以v匀速下降．此时光源转动的角速度为 (　　) D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 8．木球和金属球通过细线连接，悬浮在装水的瓶中，如图所示，让瓶子和水绕竖直轴匀速转动，则稳定时两球的位置可能是 (　　) B 【解析】 由于离心现象，当瓶子和水绕竖直轴匀速转动时，因金属球的质量大于等体积的水的质量，则金属球应该偏离中心位置向外偏离，直到与瓶子的内壁接触；而木球的质量小于等体积的水的质量，则等体积的水球应该向外偏离，即木球应该向内偏离，最终稳定时两球的位置可能是B，故B正确． A　　 　　　　 B　　 　　　　　C　　 　　　　　D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 9．(2025·盐城八校期初联考)在进行滑雪赛道创新设计中，一位同学设计如图所示的模型，并用小球替代滑雪运动员进行研究，该模型滑道由弧形轨道ED、水平轨道DA、半径为R＝0.4 m的圆弧轨道AB(∠AOB＝30°)、足够长的倾斜直轨道BC组成，所有轨道均光滑且平滑连接，并固定在竖直平面内，当小球从D的左侧弧形轨道上P点(图中未画出)静止释放后，不计空气 阻力，则下列表述符合实际情况的是 (　　) A．在P点到A点的运动过程中，小球的机械能减小 B．当PD间高度为0.3 m时，小球会一直贴着滑道运动 C．当PD间高度为0.4 m时，小球会从A处飞出 D．当PD间高度大于0.5 m时，小球落到BC上的速度方向总是相同 C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 二、 计算题 10．(2025·徐州调研)如图所示，长为4l的不可伸长的轻绳，穿过一长为l的竖直轻质细管，两端拴着质量分别为m、2m的小球A和小物块B，开始时B先放在细管正下方的水平地面上．管的下端离水平地面的距离为2l．拉起小球A，使绳与竖直方向成一定夹角，给小球A适当的水平速度，使它在水平面内做匀速圆周运动，已知重力加速度为g，不计一切摩擦阻力． (1) 求拉小球A的绳与竖直方向夹角θ＝37°时，水平地面对物块B的支持力FN和小球A做圆周运动的角速度大小ω1． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 (2) 轻摇细管可使物块B离地，求物块B悬停在高度为l处时，小球A做匀速圆周运动的角速度大小ω2． 【解析】(2) 当物块B悬停在高度为l处时，以B为研究对象，根据受力平衡可知T′＝2mg 设连接A球绳子与竖直方向的夹角为α，以A球为研究对象，竖直方向有T′cos α＝mg 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 (3) 轻摇细管可使B离地后在管口下的任意位置处于悬停，当B悬停在某一位置时，上端管口的触发装置使绳断开，求A做平抛运动的最大水平位移． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 $