高考物理专题曲线运动_圆周运动及应用.pptVIP

一、描述圆周运动的物理量及其相互关系 描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、转速、向心加速度等，现比较如下表： ;;;;(1)对于某一确定的匀速圆周运动而言，角速度(ω)、周期 (T)是恒定不变的． (2)向心力是一种“效果力”，可以是某一个力，也可以 是几个力的合力或某一个力的分力，方向时刻指向圆心． ;二、匀速圆周运动 (1)定义：线速度的 的圆周运动． (2)特点：线速度的大小 ，角速度、周期和频率都是恒定 不变的，向心加速度和向心力的 也是恒定不变的． (3)性质：匀速圆周运动是速度大小 而方向时刻改变的非匀变速曲线运动，并且加速度大小 ，方向指向 ， 所以加速度时刻在改变．;(4)条件：合外力大小不变，方向始终与速度垂直． (5)两个特例 ①同一转动圆盘(或物体)上各点的 相同． ②皮带连接的两轮不打滑时，轮缘上各点的 大小相等． ;三、离心运动 定义：做圆周运动的物体，在所受合力突然消失或不足以 提供圆周运动所需的 的情况下，就做逐渐 圆 心的运动．;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、磁场力或电场力等各种力，也可以是几个力的合力 或某一个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加 一个“向心力”．;1．如图4－2－2所示，一小球用细绳悬挂于 O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放， 则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小 球所需的向心力是(　　); 临界问题总是出现在变速圆周运动中，而竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动，其常见模型有轻绳模型和轻杆模型．现比较如下： ;;;1. 绳模型和杆模型过最高点的临界条件不同，其原因是绳不 能有支撑力，而杆可有支撑力． 2．对于杆模型，在最高点时，如果不知是支撑力还是拉力， 此时可假设，然后根据其方向再确定． ;1．长度为L＝0.50 m的轻质细杆OA， A端有一质量为m＝3.0 kg的小球， 如图4－2－3所示，小球以O点为 圆心在竖直平面内做圆周运动， 通过最高点时小球的速率是2.0 m/s，g取10 m/s2， 则此时细杆OA受到 (　　) A．6.0 N的拉力　　　　B．6.0 N的压力 C．24 N的拉力 D．24 N的压力 ;解析：法一：设小球以速率v0通过最高点时，球对杆的作用力恰好为零，即mg＝m ， 得v0＝ ＝ m/s＝ m/s. 由于v＝2.0 m/s＜ m/s，可知过最高点时，球对细杆产生压力，则杆对球的作用力方向向上．小球的受力情况如图甲所示． 由牛顿第二定律mg－FN＝m ，得 FN＝mg－m ＝3.0×(10－ ) N＝6.0 N. 即细杆OA受到6.0 N的压力． ;法二：设杆对小球的作用力为FN(由于方向未知，可以设为向下)，对小球进行受力分析如图乙所示． 由向心力公式得FN＋mg＝m ，则 FN＝m －mg＝(3.0× －3.0×10) N＝－6.0 N. 负号说明FN的方向与假设方向相反，即向上，即杆对球作用力为6.0 N的支持力． 由牛顿第三定律可知细杆OA受到6.0 N的压力．;2．在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是 108 km/h.汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面 间的最大静摩擦力为车重的0.6倍．取g＝10 m/s2，试 问：汽车在这种高速公路的水平弯道上安全拐弯时， 其弯道的最小半径是多少？; 如图4－2－7所示， 在光滑的圆锥体顶端用长为l的细 线悬挂一质量为m的小球．圆锥 体固定在水平面上不动，其轴线 沿竖直方向，母线与轴线之间的 夹角为30°.小球以速率v绕圆锥体轴线在水平面内做匀速圆周运动．;[解题样板]　如图4