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1、课时11 圆周运动的规律与应用,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,描述圆周运动的物理量,3.周期:是指完成一次(绕圆周一次)运动所用的时间。 4.转速n:单位时间转过的圈数,当单位时间是秒时,转速与频率意义相同,单位为r/s或/s(转每秒或秒分之一)。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,1.匀速圆周运动中的“匀速”是指线速度的大小不变。匀速圆周运动实际上是一种变速曲线运动。 2.常见传动及制约关系: (1)不打滑的皮带传动、齿轮传动、摩擦传动:两轮边缘上各点线速度大小相等。 (2)同轴传动:固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,典例1如
2、图所示,拖拉机后轮的半径是前轮半径的两倍,A和B是前轮和后轮边缘上的点,若车行进时轮与路面没有滑动,则( ) A.A点和B点的线速度大小之比为12 B.前轮和后轮的角速度之比为21 C.两轮转动的周期相等 D.A点和B点的向心加速度大小相等,答案,解析,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,匀速圆周运动和向心力 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.向心力: (1)定义:指向圆心的合外力。,考点1,考点2,考点3,考点
3、4,考点5,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。常见实例中向心力来源分析:,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,典例2(20172018浙江金华期末)如图所示,“伦敦眼”(The London Eye)是世界上最大的观景摩天轮。现假设摩天轮正绕中间的固定轴匀速转动,坐在吊椅中观光的游客做匀速圆周运动。则对于游客,下列说法正确的是( ) A.因为摩天轮匀速转动,所以游客受力平衡 B.因为摩天轮转得较慢,所以游客的线速度 较小 C.当游客运动到最高点时,游客所受竖直向 上的支持力大于所受的重
4、力 D.当游客运动到最低点时,游客所受竖直向 上的支持力大于所受的重力,答案,解析,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,圆周运动的典型应用实例分析 1.汽车过拱形桥问题:以速度v通过拱形桥的最高点时。,(1)汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg,汽车行驶的速度越大,汽车对桥面的压力越小。 (2)当速度不断增大时,压力会不断减小,当达到某一速度时,汽车对桥面会出现完全没有压力(汽车“飘离”桥面)现象。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,2.汽车通过凹形地段问题:以某一速度v通过凹形地段的最低点时。,(1)汽车对凹形地面的压力大于汽车的重力mg,汽车行驶的速度越大,汽车对凹形地面的压力越大
5、。 (2)如果凹形面半径越小,汽车对凹形地面的压力也将越大,对道路路面的损害也会越大,车辆也越容易爆胎。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,3.水平路面转弯问题 由于重力与支持力都是竖直方向,向心力由侧向摩擦力或其他力提供。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,4.外侧轨道比内侧轨道高转弯问题 当外侧轨道比内侧轨道高转弯,且车辆速度v恰好是某值时,车辆只受重力和支持力,向心力恰好由支持力和重力的合力提供,车辆不受侧向其他力的作用。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,其中r是转弯处轨道的半径,v0是车辆不受侧向其他力作用的最佳速度。 以火车转弯为例,实际存在以下三种情况: (1)
6、当火车实际速度等于v0时,内外轨均不受侧向挤压的力; (2)当火车实际速度大于v0时,外轨受到侧向挤压的力(这时向心力较大,外轨提供一部分力)。 (3)当火车实际速度小于v0时,内轨受到侧向挤压的力(这时向心力较少,内轨提供一部分力)。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,典例3冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k倍,在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员,其安全速度为( ),答案,解析,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,竖直面内圆周运动的临界问题 绳、杆模型涉及的临界问题:,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,典例4质量为m的小
7、球在竖直平面内的圆管中运动,小球的直径略小于圆管的口径,如图所示。已知小球以速度v通过圆管的最高点时对圆管的外壁的压力恰好为mg,则小球以速度 通过圆管的最高点时( ) A.对圆管的内、外壁均无压力,答案,解析,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,离心运动 1.离心运动的本质:物体惯性的表现: 做匀速圆周运动的物体,由于本身有惯性,总有沿着切线方向飞出倾向,只是由于向心力作用,使它不能沿切线方向飞出,而被限制着沿圆周运动。如果提供向心力的合外力突然消失,物体由于本身的惯性,将沿着切线方向运动,这也是牛顿第一定律的必然结果。如果提供向心力的合外力减小,使它不足以将物体限制在圆周上,物体将做半
8、径变大的圆周运动。此时,物体逐渐远离圆心,但“远离”不能理解为“背离”。做离心运动的物体并非沿半径方向飞出,而是运动半径越来越大。物体做离心运动是一种运动现象,离心力实际并不存在。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,2.离心运动的应用与防止: (1)应用:洗衣机的脱水筒;棉花糖的产生;用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内等。 (2)防止:汽车拐弯时的限速;高速旋转的飞轮、砂轮的限速等。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点5,典例5公路急转弯处通常是交通事故多发地带,如图,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为vc时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,则在该弯道处 ( ) A.路面外侧低内侧高 B.车速只要低于vc,车辆便会向内侧滑动 C.车速虽然高于vc,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动 D.当路面结冰时,与未结冰时相比,vc的值变小,答案,解析,