圆周运动规律及其应用.ppt

【思维驱动】　　　　　　　　　　　　　　　　　　 关于质点做匀速圆周运动的下列说法正确的是 (　　)． A．由a＝知，a与r成反比 B．由a＝ω2r知，a与r成正比 C．由ω＝知，ω与r成反比 D．由ω＝2πn知，ω与转速n成正比 【知识存盘】 1．匀速圆周运动 (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． 2．描述圆周运动的物理量 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： 【思维驱动】 如图4-2-1所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是 (　　)． 图4-2-1 A．受重力和台面的支持力 B．受重力、台面的支持力和向心力 C．受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力 D．受重力、台面的支持力和静摩擦力 解析　重力与支持力平衡，静摩擦力提供向心力，方向指向转轴． 答案　D 【思维驱动】 世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5．067公里，共有23个弯道，如图4-2-2所示，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是 (　　)． 图4-2-2 A．是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的 B．是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的 C．是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的 D．由公式F＝mω2r可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道 【知识存盘】 1．定义：做 的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动 的情况下，就做逐渐远离圆心的运动． 2．本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着 飞出去的倾向． 3．受力特点 当F＝ 时，物体做匀速圆周运动； 当F＝0时，物体沿 飞出； 当F＜ 时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力，如图4-2-3所示． 【典例1】 如图4-2-4所示为皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径是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，若在传动过程中皮带不打滑，则 (　　)． 图4-2-4 借题发挥 常见的三种传动方式及特点 1．皮带传动：如图4-2-5甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB. 图4-2-5 2．摩擦传动：如图4-2-6甲所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB. 图4-2-6 3．同轴传动：如图4-2-6乙所示，两轮固定在一起绕同一转 轴转动，两轮转动的角速度大小相等，即ωA＝ωB. 考点二　匀速圆周运动的实例分析 【典例2】 铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关．还与火车在弯道上的行驶速度v有关．下列说法正确的是 (　　)． A．速率v一定时，r越小，要求h越大 B．速率v一定时，r越大，要求h越大 C．半径r一定时，v越小，要求h越大 D．半径r一定时，v越大，要求h越大 借题发挥 从动力学角度解决圆周运动问题 1．解题思想：凡是做匀速圆周运动的物体一定需要向心力．而物体所受外力的合力充当向心力，这是处理该类问题的理论基础． 2．解题步骤： 备课札记 考点三　水平面内圆周运动的临界问题 【典例3】 如图4-2-9所示，质量为m的木块，用一轻绳拴着，置于很大的水平转盘上，细绳穿过转盘中央的细管，与质量也为m的小球相连，木块与转盘间的最大静摩擦力为其重力的μ倍(μ＝0.2)，当转盘以角速度ω＝4 rad/s匀速转动时，要保持木块与转盘相对静止，木块转动半径的范围是多少？(g取10 m/s2) 解析　由于转盘以角速度ω＝4 rad/s匀速转动，因此木块做匀速圆周运动所需向心力为F＝mrω2.当木块做匀速圆周运动的半径取最小值时，其所受最大静摩擦力与拉力方向相反，则有mg－μmg＝mrminω2，解得rmin＝0.5 m；当木块做匀速圆周运动的半径取最大值时，其所受最大静摩擦力与拉力方向相同，则有mg＋μmg＝mrmaxω2，解得rmax＝0.75 m．因此，要保持木块与转盘相对静止，木块