第4章 第3课时 圆周运动(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

该高中物理高考复习课件聚焦“圆周运动”专题，覆盖运动学参量关系、向心力分析、竖直面内绳杆模型及临界极值问题等核心考点，依据高考评价体系梳理近五年真题，明确竖直面模型和临界分析占比超50%的高频考点，归纳传动、平抛结合等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“真题解析+模型建构+临界突破”策略，如2025山东卷绳模型最低点拉力计算，运用科学思维中的模型建构和科学推理，提炼绳模型临界速度√gr、传动问题半径与速度关系等解题技巧，培养学生运动和相互作用观念，助力学生高效突破考点，教师可据此精准教学提升复习效果。

第3课时　圆周运动 [复习目标] 1．知道描述圆周运动的物理量间的关系。　2.能够通过受力分析求解向心力，能够从动力学的角度分析圆周运动。　3.掌握竖直面内圆周运动模型的处理方法。 返回导航 内 容 索 引 基础自主梳理 1 1 考点一 2 考点二 1 3 考点三 1 4 基础自主梳理 第一部分 4 一、匀速圆周运动及描述 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相等，这种运动叫作匀速圆周运动。 (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：合力大小不变、方向始终与______方向垂直且指向圆心。 圆心 速度 返回导航 2．运动参量 快慢 m/s 转动的快慢 rad/s 返回导航 一周 s 返回导航 方向 圆心 rω2 m/s2 返回导航 二、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 mω2r 圆心 合力 分力 返回导航 深化辨析 × √ 1．(1)匀速圆周运动是匀加速曲线运动。(　　) (2)做匀速圆周运动的物体所受合外力是保持不变的。(　　) (3)做匀速圆周运动的物体所受合外力就是向心力。(　　) (4)随圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力的作用。(　　) (5)匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。(　　) (6)向心力可以是物体受到的某一个力，也可以是物体受到的合力。(　　) × × × √ 返回导航 三、离心运动 1．定义：做__________的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供物体做圆周运动所需________的情况下，物体将沿切线方向飞出去或做逐渐远离圆心的运动。 2．本质：做圆周运动的物体，由于______，总有沿着__________飞出去的倾向。 圆周运动 向心力 惯性 切线方向 返回导航 3．受力特点   (1)当F＝mω2r时，物体做______运动。 (2)当F＝0时，物体沿______方向飞出。 (3)当F<mω2r时，物体逐渐______圆心，做离心运动。 (4)当F>mω2r时，物体将逐渐靠近圆心，做近心运动。 圆周 切线 远离 返回导航 深化辨析 2．(1)做匀速圆周运动的物体，当所受合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出。(　　) (2)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。(　　) × × 返回导航 考点一　圆周运动的运动学分析 第二部分 14 1．物理量间的关系 返回导航 2．传动方式及特点 (1)同轴转动(如图甲所示) ①运动特点：转动方向相同。 ②定量关系：A点和B点转动的周期相同、角速度相同，A点和B点的线速度与其半径成正比。 甲 返回导航 (2)皮带(链条)传动(如图乙所示) ①运动特点：两轮的转动方向与皮带的绕行方式有关，可同向转动，也可反向转动。 ②定量关系：由于A、B两点相当于皮带上的不同位置的点，所以它们的线速度大小必然相同，二者角速度与其半径成反比，周期与其半径成正比。 乙 返回导航 丙 返回导航 AD 返回导航 [解析]　由题图可知，P、Q绕O点做同轴转动，两点的周期和角速度相同，B错误； 返回导航 B 例2 (2025·江苏卷，T4)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 返回导航 [解析]　底盘以O点为轴匀速转动，底盘上除O点外所有点均做同轴转动，转杯上除O′点外所有点不仅相对于O点同轴转动，还相对于O′点同轴转动，所以O′点做匀速圆周运动，A点做的不是匀速圆周运动，A错误，B正确； 设该时刻A点在底盘上的竖直投影点所对应的转盘上的点为A′，A′点的转动半径大于O′点的转动半径，由v＝ωr可知，A′点的速度大于O′点的速度，又由于该时刻A点绕O′点与底盘做同方向转动，则A点的速度大于A′点的速度，则此时A点的速度一定大于O′点的速度，C、D错误。 返回导航 BC 返回导航 返回导航 返回导航 第三部分 考点二　水平面内的圆周运动 26 1．向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。常见的匀速圆周运动模型如下： (1)汽车在水平路面转弯 返回导航 (2)水平转台(光滑) (3)圆锥摆 返回导航 (4)飞车走壁 (5)飞机水平转弯 (6)火车转弯 返回导航 2．向心力的确定 (1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置。 (2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力，就是向心力。 返回导航 考向1　动力学分析 例4 (多选)(2025·广东卷，T8)将可视为质点的小球沿光滑的冰坑内壁推出，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＝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 返回导航 返回导航 考向2　临界极值问题 如图所示为几种典型的物块随圆盘转动的情境，在圆盘角速度缓慢增大过程中，物块相对于圆盘可能会发生相对滑动。对这类临界问题分析的关键在于把握好动态变化过程中的临界点，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块与圆盘间的动摩擦因数相等。 返回导航 返回导航 项目 一物块随圆盘一起运动 两物块用轻绳连接，其中一个位于圆盘中心 两物块用轻绳连接，位于圆盘中心同侧 两物块用轻绳连接，分别位于圆盘中心两侧(rA>rB，mA＝mB) 出现临 界状态 之前 静摩擦力提供向心力，即f静＝mω2d 对物块B：静摩擦力提供向心力，即fB静＝mBω2rB 对物块A：fA静＝mAω2rA 对物块B：fB静＝mBω2rB 对物块A：fA静＝mAω2rA 对物块B：fB静＝mBω2rB 返回导航 返回导航 项目 一物块随圆盘一起运动 两物块用轻绳连接，其中一个位于圆盘中心 两物块用轻绳连接，位于圆盘中心同侧 两物块用轻绳连接，分别位于圆盘中心两侧(rA>rB，mA＝mB) 临界状 态2 — 物块A刚好相对圆盘滑动时，对A有T＝μmAg，对B有μmBg＋T＝mBω2rB 物块A刚好相对圆盘滑动时，对A有μmAg－T＝mAω2rA，对B有μmBg＋T＝mBω2rB 物块B刚好相对圆盘滑动时，对B有T－μmBg＝mBω2rB，对A有μmAg＋T＝mAω2rA 返回导航 返回导航 (1)当绳子开始出现张力时，转盘的角速度ω0； 返回导航 返回导航 (3)游客A、B相对于转盘保持静止时，安全绳上的最大张力。 返回导航 第四部分 考点三　竖直面内的圆周运动 1．两类模型 (1)无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等)，称为“绳(环)约束模型”； (2)有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等)，称为“杆(管)约束模型”。 返回导航 2．模型特点 返回导航 返回导航 C 返回导航 返回导航 模型2　轻“杆”模型 例7 (2026·湖南长沙市新高考模拟)如图，在竖直平面内，轻杆一端通过转轴连接在O点，另一端固定一质量为m的小球。小球从A点由静止开始摆下，先后经过B、C两点，A、C点分别位于O点的正上方和正下方，B点与O点等高，不考虑摩擦及空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．小球在B点受到的合力大小为2mg B．小球在C点受到的合力大小为2mg C．从A到C的过程，杆对小球的弹力最大值为5mg D．从A到C的过程，杆对小球的弹力最小值为4mg C 返回导航 返回导航 从A运动到C的过程中，在A点杆对球的力沿杆向外，B点杆对球的力沿杆向内，A、B之间某处，杆对球的弹力最小为零，故D错误。 返回导航 1．在斜面上做圆周运动的物体，因所受的控制因素不同，如静摩擦力控制、绳控制、杆控制，物体的受力情况和所遵循的规律也不相同。 2．在斜面上做圆周运动物体的向心力，来源于物体所受的力在斜面内沿半径指向圆心方向的合力。 3．由绳控制的物体在斜面内做圆周运动，在圆周最高点的临界条件是绳子拉力为零，此时物体的向心力由重力沿斜面向下的分力提供。 拓展点 斜面上的圆周运动模型 返回导航 例8 (2026·云南昆明市一模)如图所示，倾角为30°的光滑斜面固定在水平地面上，斜面ABCD是边长d＝3.2 m的正方形，在其中心O处用长L＝0.6 m的轻绳悬挂一可视为质点的小球，使小球静止。现给小球一个垂直于绳方向的初速度v0，小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动。重力加速度g取10 m/s2。 返回导航 (1)求v0的大小。 返回导航 (2)若小球沿斜面向上运动到与O点等高时，剪断轻绳，求从剪断轻绳到小球离开斜面所用的时间。 返回导航 由牛顿第二定律得mg sin 30°＝ma 联立解得x＝0.9 m 由于x＝0.9 m<1.6 m，因此小球不会从CD边离开斜面。剪断轻绳后，小球先沿斜面向上做匀减速直线运动，然后向下做匀加速直线运动。小球向上运动的过程中，由匀变速直线运动的规律得v1＝at1 解得t1＝0.6 s 返回导航 [答案]　1.6 s 返回导航 项目 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) 公式：v＝＝____ 单位：________ 角速度 描述物体绕圆心____________的物理量(ω) 公式：ω＝＝____ 单位：____________ 项目 定义、意义 公式、单位 周期 物体沿圆周运动______的时间(T) ①公式：T＝____＝____ 单位：____ ②公式：f＝ 单位：Hz ③公式：n＝ 单位：r/s 项目 定义、意义 公式、单位 向心加 速度 (1)描述速度______变化快慢的物理量(an) (2)方向指向______ 公式：an＝＝______ 单位：________ 项目 一物块随圆盘一起运动 两物块用轻绳连接，其中一个位于圆盘中心 两物块用轻绳连接，位于圆盘中心同侧 两物块用轻绳连接，分别位于圆盘中心两侧(rA>rB，mA＝mB) 情境图 项目 一物块随圆盘一起运动 两物块用轻绳连接，其中一个位于圆盘中心 两物块用轻绳连接，位于圆盘中心同侧 两物块用轻绳连接，分别位于圆盘中心两侧(rA>rB，mA＝mB) 临界状 态1 物块刚好相对圆盘滑动：静摩擦力达到最大静摩擦力，由μmg＝mω2d得ω＝ 轻绳恰好绷直时，对物块B有：静摩擦力达到最大静摩擦力，由μmBg＝mBω2rB得ω＝ 轻绳恰好无张力时，物块B的静摩擦力达到最大静摩擦力，由μmBg＝mBω2rB得ω＝ 轻绳恰好无张力时，物块A的静摩擦力达到最大静摩擦力，由μmAg＝mAω2rA得ω＝ 项目 轻“绳”模型 轻“杆”模型 情境 图示 弹力 特征 弹力可能向下，也可能等于零 弹力可能向下，可能向上，也可能等于零 项目 轻“绳”模型 轻“杆”模型 受力 示意图 力学方程 mg＋FT＝m mg±FN＝m 临界特征 FT＝0，即mg＝m，得v＝ v＝0，即F向＝0， 此时FN＝mg v＝ 的意义 物体能否过最高点(临界点) FN表现为拉力还是支持力的临界点 $