第单元圆周运动.ppt

第三单元　圆周运动 1．定义 做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长 ，就是匀速圆周运动． 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． 描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等，现比较如下表： 1．离心运动 做匀速圆周运动的物体，在所受的合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需的 时，就做逐渐远离圆心的运动，即离心运动． 2．近心运动 做匀速圆周运动的物体，当所受的合外力大于物体做圆周运动所需的向心力时，物体做圆周运动的轨道半径 ，逐渐靠近 ，做近心运动． 1．向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的力，可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，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． 2．向心力的确定 首先确定圆周运动的轨道所在的平面；其次找出轨道圆心的位置，然后分析圆周运动物体所受的力，并作出受力图，最后找出这些力指向圆心方向的合力就是向心力．当分析向心力的来源采用正交分解法时，做圆周运动的物体在坐标原点，一定有一个坐标轴沿着半径指向圆心． 1．根据题意确定研究对象，并对其画出受力图． 2．分析圆周运动的轨道平面和圆心位置． 3．找出提供圆周运动的向心力，并列出方程式： 4．解方程、统一单位、代入数据、求出结果． 5．对结果加以讨论，看是否符合题意或实际情况． 【例1】　匀速圆周运动属于 (　　) A．匀速运动 B．匀加速运动 C．加速度不变的曲线运动 D．加速度变化的曲线运动 解析：此题关键是考查对基本概念和知识的理解，分析要从概念入手抓住概念的本质． 线速度是矢量，在匀速圆周运动中，线速度大小不变，但方向不断变化，所以匀速圆周运动是一个变速曲线运动或者称为速率一定的曲线运动，由于其加速度为向心加速度，其方向始终指向圆心，因此加速度方向也不断发生变化，所以选项D正确． 答案：D 高分通道 由于匀速圆周运动的线速度和加速度的大小保持不变，因此若对线速度和加速度的矢量性理解不清，就会出现类似选项ABC的错误，关键在于理解物理量的含义． ?变式1：质量为m的石块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果摩擦力的作用使得石块的速度大小不变，如图1所示，那么 (　　) A．因为速率不变，所以石块的加速度为零 B．石块下滑过程中受的合外力越来越大 C．石块下滑过程中受的摩擦力大小不变 D．石块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心 解析：由于石块做匀速圆周运动，只存在向心加速度，大小不变，方向始终指向球心，D对，A错．由F合＝F向＝ma向知合外力大小不变，B错，又因石块在运动方向(切线方向)上合力为零，才能保证速率不变，在该方向重力的分力不断减小，所以摩擦力不断减小，C错． 答案：D 【例2】　如图2所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上．若在转动过程中，皮带不打滑，则 (　　) A．a点与b点的线速度大小相等 B．a点与b点的角速度大小相等 C．a点与c点的线速度大小相等 D．a点与d点的向心加速度大小相等 高分通道 相关联物体的圆周运动问题，抓住以下两点： (1)固定在一起共轴转动的物体上各点的角速度相等． (2)不打滑的摩擦传动、皮带轮传动的两轮边缘上各点的线速度大小相等． 答案：BC 【例3】　在一个内壁光滑的圆锥桶内，两个质量相等的小球A、B紧贴着桶的内壁分别在不同高度的水平面内做匀速圆周运动，如图4所示，则 (　　) A．两球对桶壁的压力相等 B．A球的线速度一定大于B球的线速度 C．A球的角速度一定大于B球的角速度 D．两球的周期相等 高分通道 解决圆周运动问题的关键： ①确定研究对象的轨道平面和圆心． ②向心力的来源． ?变式3：一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4 rad/s.盘面上距圆盘中心0.10 m的位置有一个质量为0.10 kg的小物体能够随圆盘一起运动，如图6所示． (1)求物体做匀速圆周运动时所受向心力的大小． (2)关于物体的向心力，甲、乙两人有不同意见：甲认为该向心力等于圆盘对物体的静摩擦力，指向圆心；乙认为物体有向前运动的趋势，摩擦力方向和相对运动趋势的方向相反，即向后，而不是和运动方向垂直，因此向心力不可能是静摩擦力．你的意见是什么？说明理由． 解析：(1)根据牛顿第二运动定律得： F＝mω2r＝0.1×42×0.1 N＝0.16 N. (2)甲的意见是正确的． 静摩擦力的方向与物体相对接触面运动