圆周运动及其应用

圆周运动的规律及其应用一、 匀速圆周运动的基本规律1．匀速圆周运动的定义：作 的物体，如果在相等时间内通过的 相等，则物体所作的运动就叫做匀速圆周运动。

2．匀速圆周运动是：速度 不变， 时刻改变的变速运动；是加速度 不变， 时刻改变的变加速运动。

3．描述匀速圆周运动的物理量 线速度：r Tr t s v ωπ===2，方向沿圆弧切线方向，描述物体运动快慢。

角速度：Tt πθω2== 描述物体转动的快慢。

转速n ：每秒转动的圈数，与角速度关系n πω2= 向心加速度： v r rv a ωω===22描述速度方向变化快慢，其方向始终指向圆心。

向心力：向心力是按 命名的力，任何一个力或几个力的合力只要它的 是使物体产生 ，它就是物体所受的向心力．向心力的方向总与物体的运动方向 ，只改变线速度 ，不改变线速度 ．==ma F v m r m rv m ωω==22。

二、 匀速圆周运动基本规律的应用【基础题】例1：上海锦江乐园新建的“摩天转轮”，它的直径达98m ，世界排名第五，游人乘坐时，转轮始终不停地匀速转动，每转一周用时25min.下列说法中正确的是 ( )A . 每时每刻，每个人受到的合力都不等于零 B. 每个乘客都在做加速度为零的匀速运动C. 乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变D. 在乘坐过程中每个乘客的线速度保持不变【同步练习】1．一物体作匀速圆周运动，在其运动过程中，不发生变化的物理量是（ ）A ．线速度B ． 角速度C ．向心加速度D ．合外力2．质量一定的物体做匀速圆周运动时，如所需向心力增为原来的8倍，以下各种情况中可能的是（ ）A. 线速度和圆半径增大为原来的2倍B. 角速度和圆半径都增大为原来的2倍C. 周期和圆半径都增大为原来的2倍D. 频率和圆半径都增大为原来的2倍3．用细线将一个小球悬挂在车厢里，小球随车一起作匀速直线运动。

当突然刹车时，绳上的张力将（ ）A. 突然增大B. 突然减小C. 不变D. 究竟是增大还是减小，要由车厢刹车前的速度大小与刹车时的加速度大小来决定4．汽车驶过半径为R 的凸形桥面，要使它不至于从桥的顶端飞出，车速必须小于或等于（ ）A. 2RgB. RgC. Rg 2D. Rg 35．做匀速圆周运动的物体，圆半径为R ，向心加速度为a ，则以下关系式中不正确的是（ ）A. 线速度aR v =B. 角速度R a =ωC. 频率R a f π2=D. 周期aR T π2= 6．一位滑雪者连同他的滑雪板共70kg ，他沿着凹形的坡底运动时的速度是20m/s ，坡底的圆弧半径是50m ，试求他在坡底时对雪地的压力。

圆周运动的向心力及其应用【学习目标】1、理解向心力的特点及其来源2、理解匀速圆周运动的条件以及匀速圆周运动和变速圆周运动的区别3、能够熟练地运用力学的基本方法解决圆周运动问题5、理解外力所能提供的向心力和做圆周运动所需要的向心力之间的关系，以此为根据理解向心运动和离心运动。

【要点梳理】要点一、物体做匀速圆周运动的条件要点诠释：物体做匀速圆周运动的条件：具有一定速度的物体，在大小不变且方向总是与速度方向垂直的合外力的作用下做匀速圆周运动。

说明：从物体受到的合外力、初速度以及它们的方向关系上探讨物体的运动情况，是理解运动和力关系的基本方法。

要点二、关于向心力及其来源1、向心力要点诠释（1）向心力的定义：在圆周运动中，物体受到的合力在沿着半径方向上的分量叫做向心力.（2）向心力的作用：是改变线速度的方向产生向心加速度的原因。

（3）向心力的大小：22vF ma m mrrω===向向向心力的大小等于物体的质量和向心加速度的乘积；对于确定的物体，在半径一定的情况下，向心力的大小正比于线速度的平方，也正比于角速度的平方；线速度一定时，向心力反比于圆周运动的半径；角速度一定时，向心力正比于圆周运动的半径。

如果是匀速圆周运动则有：22222244vF ma m mr mr mr fr Tπωπ=====向向（4）向心力的方向：与速度方向垂直，沿半径指向圆心。

（5）关于向心力的说明：①向心力是按效果命名的，它不是某种性质的力；②匀速圆周运动中的向心力始终垂直于物体运动的速度方向，所以它只能改变物体的速度方向，不能改变速度的大小；③无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动，向心力总是变力，但是在匀速圆周运动中向心力的大小是不变的，仅方向不断变化。

2、向心力的来源要点诠释（1）向心力不是一种特殊的力。

重力(万有引力)、弹力、摩擦力等每一种力以及这些力的合力或分力都可以作为向心力。

（2）匀速圆周运动的实例及对应的向心力的来源 (如表所示)：要点三、匀速圆周运动与变速圆周运动的区别1、从向心力看匀速圆周运动和变速圆周运动要点诠释：（1）匀速圆周运动的向心力大小不变，由物体所受到的合外力完全提供，换言之也就是说物体受到的合外力完全充当向心力的角色。

圆周运动轨迹方程及其应用圆周运动是一种最基本的运动方式之一，它的轨迹是一个圆形。

许多物理学和工程学领域都会涉及到圆周运动，而这些领域都需要对圆周运动的轨迹方程及其应用有深入的认识。

一、圆周运动的基本概念圆周运动指的是物体在圆形轨道上做匀速直线运动的一种运动方式。

在圆周运动中，物体的位移、速度和加速度都发生了变化。

位移是指物体从初始位置到终止位置所经过的路程，它可以用一个矢量表示。

速度是指物体在单位时间内沿着轨道移动的路程，它也可以用一个矢量表示。

加速度是指物体在单位时间内速度的变化率，它可以用一个矢量表示。

二、圆周运动轨迹方程的推导对于一个半径为r的圆，在圆心处建立坐标系，可以推导出圆周运动的轨迹方程。

假设物体在运动过程中沿圆周方向与x轴正半轴之间的夹角为θ，则物体的位置可以表示为：x=r*cosθy=r*sinθ上式就是圆周运动的轨迹方程。

这个方程非常重要，因为它可以描述物体在圆周运动中的位置。

三、圆周运动的速度与加速度由于圆周运动的轨迹是一个圆形，所以物体的速度和加速度也会随着位置的变化而变化。

速度可以用位移与时间的比值来计算，即V=dS/dt。

对于圆周运动，物体在任意位置的速度大小都是相同的，因为它的速度是一个常量。

加速度可以用速度与时间的比值来计算，即A=dV/dt。

对于圆周运动，物体在圆形轨道上的加速度是一个向心加速度，它的大小可以用下式计算：a=v^2/r上式中，v代表速度大小，r代表圆形轨道的半径。

向心加速度的方向指向圆心，所以它也被称为离心加速度。

四、圆周运动的应用圆周运动的轨迹方程和速度、加速度的计算公式在许多领域中都有广泛的应用。

在物理学中，圆周运动常常涉及到匀速转动和重力运动等问题。

物理学家可以通过对圆周运动的分析来解决这些问题。

在工程学中，圆周运动常常涉及到机器人的运动轨迹控制、磁盘驱动器的设计等。

工程师可以通过对圆周运动的轨迹方程和速度、加速度的计算公式的应用来解决这些问题。

圆周运动中的开普勒三定律及其应用开普勒三定律是描述行星或其他天体围绕太阳或其他星体转动的规律。

这些定律由德国天文学家约翰内斯·开普勒在16世纪末和17世纪初提出，并被广泛地应用于天文学和物理学研究中。

本文将详细介绍开普勒的三个定律，并探讨他们在天文学和其他领域中的重要应用。

第一定律：行星轨道为椭圆开普勒第一定律，也称为椭圆定律，指出行星（或其他天体）的轨道是一个椭圆，而不是一个完美的圆。

椭圆有两个焦点，太阳位于其中一个焦点上。

行星沿着这个椭圆轨道绕太阳旋转，离太阳的距离不是恒定不变的，而是根据其位置在椭圆的不同部位而有所变化。

这一定律的应用非常广泛。

在行星轨道动力学研究中，人们利用这一定律来计算行星的轨道参数，例如离心率（eccentricity）、主轴长度（semi-major axis）等。

此外，在太空飞行和轨道设计中，开普勒第一定律也被广泛应用。

它帮助科学家们预测和计划宇宙飞船的轨迹，确保任务的成功执行。

第二定律：面积速度相等开普勒第二定律，也称为面积定律，描述了在相同时间内，行星与太阳连线所扫过的面积是相等的。

简单来说，当行星靠近太阳时，它的速度会增加，而当行星离太阳较远时，它的速度会减慢。

这是因为在椭圆轨道上，行星与太阳之间的引力会导致行星的运动速度变化。

该定律的重要应用之一是在行星运动轨迹的研究中。

通过分析行星运动的速度变化，我们可以推导出行星与太阳之间的引力变化规律。

此外，开普勒第二定律在卫星轨道和人造卫星的运行中也发挥着关键作用。

它帮助科学家们计算出卫星的速度和运动轨迹，确保卫星能够准确地进行通信、地球观测等任务。

第三定律：调和定律开普勒第三定律，也称为调和定律，是开普勒三定律中最具有普遍意义的定律。

它表明，太阳系中每个行星的公转周期的平方与其离太阳平均距离的立方成正比。

换句话说，较远离太阳的行星需要更长的时间来绕太阳旋转。

这一定律的应用非常广泛，尤其是在天文学与天体物理学领域。

一般圆周运动动力学及其应用一、一般圆周运动动力学如图所示，做圆周运动的物体，所受合外力与速度成一般夹角时，可将合外力沿速度和垂直速度分解，则由牛顿第二定律，有：ττF ma =，a τ改变速度v 的大小n n F ma =，a n 改变速度v 的方向，2n v a r=作一般曲线运动的物体，处理轨迹线上某一点的动力学时，可先以该点附近的一小段曲线为圆周的一部分作曲率圆，然后即可按一般圆周运动动力学处理。

ττF ma =，a τ改变速度v 的大小 n n F ma =，a n 改变速度v 的方向，2n v a ρ=，ρ二、竖直平面内圆周运动（一）完整圆周运动如图所示，给绳系小球一个初速度后，小球在竖直平面内做完整圆周运动。

1、最高点与最低点小球在最高点、最低点所受重力、绳子拉力合力沿竖直方向——半径方向，因此切向加速度为零，速度大小达极小值或极大值，径向加速度由合力提供，所以有：最高点：21T1v F mg m r +=最低点：22T2v F mg m r-=2、一般位置 A 点：ττG ma =，改变速度大小，因τG v ↑↓，因此小球速度v 减小。

2T n Av F G m r-=，改变速度方向，随着小球上升，v 减小，n G 减小，易知绳中张力T F 逐渐减小。

B 点：ττG ma =，改变速度大小，因τG v ↑↓，因此小球速度v 减小。

2T n Av F G m r+=，改变速度方向，随着小球上升，v 减小，n G 增大，易知绳中张力T F 逐渐减小。

综上可知，上升过程小球一直做减速运动，且绳中张力一直减小，到最高点时绳中张力最小。

C 点：ττG ma =，改变速度大小，因τG v ↑↑，因此小球速度v 增大。

2T n AvF G mr+=，改变速度方向，随着小球下降，v 增大，n G 减小，易知绳中张力T F 逐渐增大。

D 点：nττG ma =，改变速度大小，因τG v ↑↑，因此小球速度v 增大。

圆周运动规律及应用圆周运动是指物体在一个固定的圆形轨道上运动的过程。

它是一种常见的运动形式，在日常生活中有着广泛的应用。

圆周运动的规律和应用涉及到物体的角速度、切线速度、向心加速度等概念，下面将详细介绍。

首先，圆周运动的基本概念是角度和弧长之间的关系。

当物体在圆周上移动一个角度时，会对应一个弧长的变化。

这个关系是通过弧度制来表示的，即角度的度数除以180再乘以π。

例如，一个物体在圆周上旋转一周，对应的角度是360度，弧度是2π。

这个关系为后面的计算提供了基础。

其次，圆周运动可以通过角速度来描述。

角速度是指物体在圆周运动中，单位时间内所转过的角度。

它的公式是角速度=角度/时间。

角速度的单位通常是弧度/秒。

角速度可以用来描述物体的运动快慢，具体数值越大表示转动越快。

然后，圆周运动的速度可以分为切线速度和角速度。

切线速度是指物体在圆周运动时切线方向上的速度。

它的公式是切线速度=角速度×半径。

切线速度可以通过测量单位时间内物体经过的弧长来计算。

切线速度是表示物体在圆周运动中的真实速度，与角速度和半径有关。

再次，圆周运动中常常会涉及到一个重要的物理量，即向心加速度。

向心加速度是指物体在圆周运动中径向方向的加速度。

它的公式是向心加速度=切线速度²/半径。

向心加速度是由于物体受到向心力的作用而产生的，它的方向始终指向圆心。

向心加速度的大小与切线速度的平方成正比，与半径的倒数成反比。

向心加速度是决定圆周运动轨迹的重要因素。

最后，圆周运动的规律和应用在日常生活中有着广泛的应用。

其中之一是汽车在行驶过程中的转向。

当汽车转弯时，驾驶员会施加向心力来改变汽车的方向。

向心力的大小与汽车速度的平方成正比，与转弯半径成反比。

这是因为向心力与向心加速度成正比，而向心加速度又与切线速度的平方成正比，与半径的倒数成反比。

因此，汽车转弯时，向心力越大，转弯越快。

另一个应用是摩托车在绕弯过程中的倾斜角度。

当摩托车绕弯时，为了保持稳定状态，驾驶员会倾斜摩托车，使重心向内侧偏移。

第2讲 圆周运动及其应用考点1 描述圆周运动的物理量1．线速度①定义：质点做圆周运动通过的弧长S 与通过这段弧长所用时间t 的叫做圆周运动的线速度．②线速度的公式为，③方向为．作匀速圆周运动的物体的速度、方向时刻在变化，因此匀速圆周运动是一种运动．2．角速度①定义：用连接物体和圆心的半径转过的角度θ跟转过这个角度所用时间t 的叫做角速度． ②公式为，单位是．3．周期①定义：做匀速圆周运动的物体运动的时间，称为周期．②公式：4．描述匀速圆周运动的各物理量的关系①.角速度ω与周期的关系是：②.角速度和线速度的关系是：③.周期与频率的关系是:；④.向心加速度与以上各运动学物理量之间的关系：5．描述圆周运动的力学物理量是向心力（F 向），它的作用是．描述圆周运动的运动学物理量和力学物理量之间的关系是：.[例１]图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，它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（ ）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考点2匀速圆周运动、离心现象1．匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间内通过的相等，这种运动就叫做匀速成圆周运动。

2．向心力：做匀速圆周运动的物体所受到的始终指向圆心的合力，叫做向心力。

向心力只能改变速度的，不能改变速度的。

向心力的表达式为：3．向心力始终沿半径指向圆心，是分析向心力的关键，而圆周运动的圆心一定和物体做圆周运动的轨道在．例如沿光滑半球内壁在水平面上做圆周运动的物体，匀速圆周运动的圆心在与小球同一水平面上的O´而不在球心O 点（如图1）．4．离心现象：做匀速圆周运动的物体，在合外力突然，或者物体做圆周运动所需要的向心力时，即：r v m F 2．物体将做，这种现象叫做离心现象． [例2]如图3所示，水平的木板B 托着木块A 一起在竖直平面内做匀速圆周运动，从水平位置a 沿逆时针方向运动到最高点b 的过程中（）A ．B 对A 的支持力越来越大B ．B 对A 的支持力越来越小C ．B 对A 的摩擦力越来越大D ．B 对A 的摩擦力越来越小[例3]如图所示，光滑水平面上，小球m 在拉力，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，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C ．若拉力突然变大，小球将沿轨迹pb 做离心运动D ．若拉力突然变小，小球将沿轨迹pc 做离心运动[解析]开始时小球做圆周运动，说明此时的拉力恰好能提供向心力。

第2-2讲圆周运动的规律及其应用(2)教学目标：（1）掌握竖直面内圆周运动问题在最高点和最低点的处理方法，能从运动、受力、能量的角度分析绳球模型和杆球模型。

（2）掌握水平面内圆周运动临界问题的处理方法。

考点三常见竖直平面内的圆周运动最高点临界问题竖直平面内的圆周运动，是典型的变速圆周运动，对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常出现有关最高点的临界问题．轻绳模型轻杆模型常见类型过最高点的临界条件讨论分析【典例3】(多选)如图所示，一内壁光滑的半径为R的圆筒固定，横截面在竖直平面内，圆筒内最低点有一小球．现给小球2.2mgR的初动能，使小球从最低点开始沿筒壁运动，则小球沿筒壁运动过程中()．A．小球可以到达轨道的最高点B．小球不能到达轨道的最高点C．要使小球做完整圆周运动，小球的最小初速度等于5gRD．要使小球做完整圆周运动，小球的最小初速度等于4gR【变式3】(单选)如图所示，质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中，盒子的边长略大于球的直径。

某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气阻力不计，要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，则()A．该盒子做匀速圆周运动的周期一定小于2π R gB．该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2π R gC．盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能小于2mgD．盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能大于2mg考点四水平面内圆周运动的临界问题求解水平面内圆周运动的临界问题的一般思路1．判断临界状态：认真审题，找出临界状态．(1)有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点；(2)若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就是临界状态；(3)若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点也往往是临界状态。

圆周运动的向心力及其应用【要点梳理】要点一、物体做匀速圆周运动的条件 要点诠释：物体做匀速圆周运动的条件：具有一定速度的物体，在大小不变且方向总是与速度方向垂直的合外力的作用下做匀速圆周运动。

说明：从物体受到的合外力、初速度以及它们的方向关系上探讨物体的运动情况，是理解运动和力关系的基本方法。

【典型例题】类型一、水平面上的圆周运动例1（多选）、 (2015 哈尔滨校级期末)如图所示，两个质量均为m 的小木块a 和b （可视为质点）放在水平圆盘上，a 与转轴OO’的距离为l ，b 与转轴的距离为2l ，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k 倍，重力加速度大小为g ，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速运动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（ ） A ．b 一定比a 先开始滑动 B ．a 、b 所受的摩擦力始终相等 C ．当2kglω=时，b 开始滑动的临界角速度 D ．当23kglω=时，a 所受的摩擦力大小为kmg 【解析】两个木块的最大静摩擦力相等，木块随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律得：木块所受的静摩擦力2f m r ω=，m 、ω相等，f r ∝，所以b 所受的静摩擦力大于a 的静摩擦力，当圆盘的角速度增大时b 的静摩擦力先达到最大值，所以b 一定比a 先开始滑动，故A 正确，B 错误；当b 刚要滑动时，有22kmg m l ω=，解得：2kglω=，故C 正确；以a 为研究对象，当23kgl ω=时，由牛顿第二定律知：2f m l ω=，可解得：23f kmg =，故D 错误。

【变式】原长为L 的轻弹簧一端固定一小铁块，另一端连接在竖直轴OO ′上，小铁块放在水平圆盘上，若圆盘静止，把弹簧拉长后将小铁块放在圆盘上，使小铁块能保持静止的弹簧的最大长度为5L/4，现将弹簧长度拉长到6L/5后，把小铁块放在圆盘上，在这种情况下，圆盘绕中心轴OO ′以一定角速度匀速转动，如图所示．已知小铁块的质量为m ，为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的角速度ω最大不得超过多少? 【答案】max 3/(8)k m ω=【解析】以小铁块为研究对象，圆盘静止时：设铁块受到的最大静摩擦力为max f ，由平衡条件得max /4f kL =．二定律得2max max (6/5)kx f m L ω+=．又因为x ＝L/5．解以上三式得角速度的最大值max ω=要点二、关于向心力及其来源 1、向心力 要点诠释（1）向心力的定义：在圆周运动中，物体受到的合力在沿着半径方向上的分量叫做向心力. （2）向心力的作用：是改变线速度的方向产生向心加速度的原因。

第2讲 圆周运动及其应用自主学习回顾☆知识梳理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：☆要点深化1．向心力有哪些主要特点？(1)大小：r n m r Tm r m r v m ma F 2222)2()2(ππω=====向向 (2)方向：总是沿半径方向指向圆心，方向时刻改变，是变力．(3)效果：产生向心加速度．仅改变速度的方向，不改变速度的大小．(4)产生：向心力是按效果命名的，不是性质力，它可以是某一个力，也可以是某一个力沿某方向的分力，也可以是某几个力的合力．2．向心力的来源向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力，总之，只要达到维持物体做圆周运动效果的力，就是向心力．向心力是按力的作用效果来命名的．对各种情况下向心力的来源应明确．如：水平圆盘上跟随圆盘一起匀速转动的物体(如图4－2－1(a))和水平地面上匀速转弯的汽车，其摩擦力是向心力；圆锥摆(如图4－2－1(b))和以规定速率转弯的火车，向心力是重力与弹力的合力． ☆针对训练 1．如图4－2－2所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①放在A 盘的边缘，钢球②放在B 盘的边缘，A 、B 两盘的半径之比为2∶1.a 、b 分别是与A 盘、B 盘同轴的轮．a 轮、b 轮半径之比为1∶2，当a 、b 两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①②受到的向心力之比为( )A ．2∶1B ．4∶1C ．1∶4D ．8∶1 知识点二 匀速圆周运动☆知识梳理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． 思考：匀速圆周运动是不是匀变速曲线运动？为什么？☆要点深化匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较项目 匀速圆周运动 非匀速圆周运动运动性质 是速度大小不变，方向时刻变化的变速曲线运动，是加速度大小不变而方向时刻变化的变加速曲线运动是速度大小和方向都变化的变速曲线运动，是加速度大小和方向都变化的变加速曲线运动 加速度 加速度方向与线速度方向垂直．即只存在向心加速度，没有切向加速度 由于速度的大小、方向均变，所以不仅存在向心加速度且存在切向加速度，合加速度的方向不断改变向心力 ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==r Tm rm r v m F F 222)2(πω向合 ⎪⎩⎪⎨⎧==切向合沿切线的分力沿半径的分力ma F ma F F y x图4－2－1图4－2－2☆针对训练 2．如图4－2－3所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A 和B ，在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下说法正确的是( )A ．v A >vB B ．ωA >ωBC ．a A >a BD ．压力F NA >F NB知识点三 离心运动及受力特点☆知识梳理 1．定义做匀速圆周运动的物体，在合外力 或者不足以提供做圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动．2．离心运动的成因做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向．(1)当F ＝mr ω2时，物体做 运动；(2)当F ＝0时，物体沿 飞出；(3)当F <mr ω2时，物体逐渐远离圆心，F 为实际提供的向心力．如图4－2－4所示．3．向心运动当提供向心力的合外力大于做圆周运动所需向心力时，即F >mr ω2，物体渐渐向圆心靠近．如图4－2－4所示．☆针对训练3．如图4－2－5是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动．对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是( )A ．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B ．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C ．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去D ．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去图4－2－3图4－2－4 图4－2－5解题思路探究 题型1 描述圆周运动的物理量及其关系 【例1】 无级变速在变速范围内任意连续地变换速度，性能优于传统的挡位变速，很多种高档汽车都应用了无级变速．如图4－2－6是截锥式无级变速模型示意图，两个锥轮之间有一个滚轮，主动轮、滚轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动．以下判断中正确的是( )A ．当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从右向左移动时从动轮转速降低，滚轮从左向右移动时从动轮转速增加B ．当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时从动轮转速降低，滚轮从右向左移动时从动轮转速增加C ．当滚轮位于主动轮直径为D 1、从动轮直径为D 2的位置上时，则主动轮转速为n 1、从动轮转速为n 2之间的关系为：2112D D n n = D ．当滚轮位于主动轮直径为D 1、从动轮直径为D 2的位置上时，则主动轮转速为n 1、从动轮转速为n 2之间的关系为：1212D D n n = 变式训练1－1 图4－2－7是自行车传动机构的示意图，其中Ⅰ是大齿轮，Ⅱ是小齿轮，Ⅲ是后轮．(1)假设脚踏板的转速为n r/s ，则大齿轮的角速度是________ rad/s.(2)要知道在这种情况下自行车前进的速度有多大，除需要测量大齿轮Ⅰ的半径r 1，小齿轮Ⅱ的半径r 2外，还需要测量的物理量是________．(3)用上述量推导出自行车前进速度的表达式：________________.题型2 匀速圆周运动的实例分析【例2】 随着经济的持续发展，人民生活水平的不断提高，近年来我国私家车数量快速增长，高级和一级公路的建设也正加速进行．为提高公路弯道部分的行车速度，防止发生侧滑，常将弯道部分设计成外高内低的斜面．如果某品牌汽车的质量为m ，汽车行驶时弯道部分的半径为r ，汽车轮胎与路面的动摩擦因数为μ，路面设计的倾角为θ，如图4－2－8所示．(重力加速度g 取10 m/s 2)(1)为使汽车转弯时不打滑，汽车行驶的最大速度是多少？(2)若取sin θ＝1/20，r ＝60 m ，汽车轮胎与雨雪路面的动摩擦因数为μ＝0.3，则弯道部分汽车行驶的最大速度是多少？图4－2－7变式训练2－1 世界上平均海拔最高的铁路——青藏铁路于2006年7月1日全线贯通．假设某新型国产机车总质量为m，沿青藏铁路运行．如图4－2－9所示，已知两轨间宽度为L，内外轨高度差为H，重力加速度为g，如果机车要进入半径为R的弯道，请问，该弯道处的设计速度为多少最适宜？2－2 在一次趣味游戏中，某同学在地面上放置一个半径为R的圆形跑道，在跑道左边放置一个高为h的平台，平台边缘上的P点在地面上P′点的正上方，P′与跑道圆心O的距离为L(L＞R)，如图4－2－7所示．跑道上有一辆玩具小车，现让一同学从P点水平抛出小砂袋，并使其落入小车中(砂袋所受空气阻力不计)．问：(1)当小车分别位于A点和B点时(∠AOB＝90°)，砂袋被抛出时的初速度各为多大？(2)若小车在跑道上做匀速圆周运动，则砂袋被抛出时的初速度在什么范围内才能使砂袋落入小车中？(3)若小车沿跑道顺时针做匀速圆周运动，当小车恰好经过A点时，将砂袋抛出，为使砂袋能在B点处落入小车中，小车的速率v应满足什么条件？图4－2－9。