高考物理总复习 4 第3讲 圆周运动的规律及应用教案 新人教版-新人教版高三全册物理教案.docx

第3讲圆周运动的规律及应用

一、描述圆周运动的物理量
1．线速度：描述物体圆周运动快慢的物理量，v＝eq\f(Δs,Δt)＝eq\f(2πr,T)。
2．角速度：描述物体绕圆心转动快慢的物理量，ω＝eq\f(Δθ,Δt)＝eq\f(2π,T)。
3．周期和频率：描述物体绕圆心转动快慢的物理量，T＝eq\f(2πr,v)，T＝eq\f(1,f)。
4．向心加速度：描述速度方向变化快慢的物理量，an＝rω2＝eq\f(v2,r)＝ωv＝eq\f(4π2,T2)r。
5．向心力：作用效果产生向心加速度，Fn＝man。
6．相互关系：(1)v＝ωr＝eq\f(2π,T)r＝2πrf。
(2)an＝eq\f(v2,r)＝rω2＝ωv＝eq\f(4π2,T2)r＝4π2f2r。
(3)Fn＝man＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝mreq\f(4π2,T2)＝mr4π2f2。
二、匀速圆周运动和非匀速圆周运动
1．匀速圆周运动
(1)定义：线速度大小不变的圆周运动。
(2)性质：向心加速度大小不变，方向总是指向圆心的变加速曲线运动。
(3)质点做匀速圆周运动的条件
合力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。
2．非匀速圆周运动
(1)定义：线速度大小、方向均发生变化的圆周运动。
(2)合力的作用
①合力沿速度方向的分量Fτ产生切向加速度，Fτ＝maτ，它只改变速度的大小。
②合力沿半径方向的分量Fn产生向心加速度，Fn＝man，它只改变速度的方向。
三、离心运动
1．本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向。
2．受力特点(如图所示)

(1)当F＝mrω2时，物体做匀速圆周运动。
(2)当F＝0时，物体沿切线方向飞出。
(3)当F<mrω2时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的力。
(4)当F>mrω2时，物体逐渐向圆心靠近，做近心运动。

(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)
1．匀速圆周运动是匀变速曲线运动。(×)
2．做匀速圆周运动的物体的向心加速度与半径成反比。(×)
3．做匀速圆周运动的物体所受合外力为变力。(√)
4．做圆周运动的物体所受的合外力不一定指向圆心。(√)
5．做圆周运动的物体所受的合外力突然消失，物体将沿圆周的半径方向飞出。(×)

1．(描述圆周运动的物理量)共享单车是指企业在校园、地铁站点、公交站点等公共服务区提供的自行车单车共享服务，是一种新型、便捷的公共交通方式。如图甲所示是某共享单车采用的无链传动系统，利用圆锥齿轮90°轴交，将动力传至后轴，驱动后轮转动，杜绝了传统自行车“掉链子”的问题。如图乙所示是圆锥齿轮90°轴交示意图，其中A是圆锥齿轮转轴上的点，B、C分别是两个圆锥齿轮边缘上的点，两个圆锥齿轮中心轴到A、B、C三点的距离分别记为rA、rB和rC(rA≠rB≠rC)。下列说法正确的是()

A．B点与C点的角速度，ωB＝ωC
B．C点与A点的线速度，vC＝eq\f(rB,rA)vA
C．B点与A点的角速度，ωB＝eq\f(rA,rB)ωA
D．A点和C点的线速度，vA＝eq\f(rA,rC)vC
解析由圆锥齿轮的特点，得vB＝vC，根据v＝ωr可知ωB≠ωC，A项错误；vC＝vB＝eq\f(rB,rA)vA，B项正确，D项错误；A、B同轴转动，角速度相同，C项错误。
答案B
2．(向心力)如图所示，一圆盘可绕一过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一个木块，当圆盘匀速转动时，木块随圆盘一起运动，那么()

A．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心
B．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向指向圆盘中心
C．因为木块随圆盘一起运动，所以木块受到圆盘对它的摩擦力，方向与木块的运动方向相同
D．因为摩擦力总是阻碍物体的运动，所以木块受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反
解析从静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的趋势来分析：由于圆盘转动时，以转动的圆盘为参考系，物体的运动趋势是沿半径向外背离圆心的，所以盘面对木块的静摩擦力方向沿半径指向圆心。从做匀速圆周运动的物体必须有力提供向心力的角度来分析，木块随圆盘一起做匀速圆周运动，它必须受到沿半径指向圆心的合力，只有来自盘面的静摩擦力提供指向圆心的向心力，因而盘面对木块的静摩擦力方向必沿半径指向圆心，所以B项正确。
答案B
3．(离心现象)(多选)如图所示，光滑水平面上一质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，则下列关于小球运动情况的说法正确的是()

A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动