当前位置：文档之家 › 高一物理——圆周运动专题复习

高一物理——圆周运动专题复习

  • 格式：doc
  • 大小：422.00 KB
  • 文档页数：14

高一物理——圆周运动专题复习  知识精解 匀速圆周运动典型问题剖析 （一）运动学特征及应用 匀速圆周运动的加速度、线速度的大小不变，而方向都是时刻变化的，因此匀速圆周运动是典型的变加速曲线运动。为了描述其运动的特殊性，又引入周期（T）、频率（f）、角速度（）等物理量，涉及的物理量及公式较多。

 经典例题 1. 基本概念、公式的理解和运用 【例1】关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A. 线速度不变 B. 角速度不变 C. 加速度为零 D. 周期不变

【例2】在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A、B两点，如图1所示，过A、B的半径与竖直轴的夹角分别为30°和60°，则A、B两点的线速度之比为 ；向心加速度之比为 。

ω

O60°

30°

AB

图1 2. 传动带传动问题 【例3】如图2所示，a、b两轮靠皮带传动，A、B分别为两轮边缘上的点，C与A同在a

轮上，已知BArr2，BrOC，在传动时，皮带不打滑。求：（1）BC: ；（2）

BCvv: ；（3）BCaa: 。

CAB

abOrA

rB

图2

（二）动力学特征及应用 物体做匀速圆周运动时，由合力提供圆周运动的向心力

且有222)2(TmrmrrvmmaFF向向合，其方向始终指向圆心 1. 基本概念及规律的应用 【例4】如图3所示，质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点和端点，当杆在光滑水平面上绕O点匀速转动时求杆OA和AB段对球A的拉力之比。 OF1A

B

F2F

2

图3 ★解析 向心力向F是指做匀速圆周运动物体受到的合力，而不一定是某一个力，要对物体进行受力分析。 【例5】如图4所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内作匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ） A. 球A的线速度必定大于球B的线速度 B. 球A的角速度必定小于球B的角速度 C. 球A的运动周期必定小于球B的运动周期 D. 球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力

αFN

AGA

BGB

FN

FA

FB

图4 ★解析 ①“向心力始终指向圆心”可以帮助我们合理处理物体的受力；② 根据问题讨论需要，解题时要合理选择向心力公式。 2. 轨迹圆（圆心、半径）的确定

【例6】甲、乙两名滑冰运动员，kgM80甲，kgM40乙，面对面拉着弹簧秤做匀速圆周运动的滑冰表演，如图5所示，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为9.2N，下列判断中正确的是（ ） A. 两人的线速度相同，约为40m/s B. 两人的角速度相同，为6rad/s C. 两人的运动半径相同，都是0.45m D. 两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m

甲乙

图5 ★解析 有些匀速圆周运动的轨迹圆是比较“隐蔽”的，一旦理解错误，就会给解题带来麻烦，如本题中两人做匀速圆周运动的半径并不是两人的间距，例2中A、B做圆周运动的圆心并不是圆环的中心O等。 3. 联系实际问题 【例7】司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行驶突然发现前方有一堵墙，他是刹车好还是转弯好？（设转弯时汽车做匀速圆周运动，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。）

★解析 设汽车质量为m，车轮与地面的动摩擦因数为，刹车时车速为0v，此时车离墙距离为0s，为方便起见，设车是沿墙底线的中垂线运动。若司机采用刹车，车向前滑行的

距离设为s，则gvs220常数，若司采取急转弯法，则Rvmmg20（R是最小转弯半径），sgvR220。

讨论： （1）若Rs0，则急刹车或急转弯均可以；

（2）若ssR0，则急刹车会平安无事，汽车能否急转弯与墙的长度和位置有关，如图6所示，质点P表示汽车，AB表示墙，若墙长度Rl2，如图6，)cos(2RRl，则墙在AB和CD之间任一位置上，汽车转弯同样平安无事； （3）若ss0，则不能急刹车，但由（2）知若墙长和位置符合一定条件，汽车照样可以转弯。 点评：利用基本知识解决实际问题的关键是看能否将实际问题转化为合理的物理模型。

θR

C

PABD图6

三. 匀速圆周运动的实例变形 （一）汽车过桥 原型：汽车过凸桥 【例8】如图1所示，汽车受到重力G和支持力FN，合力提供汽车过桥所需的向心力。假

设汽车过桥的速度为v，质量为m，桥的半径为r，rmvFGN2。 FN

G 图1 ★解析 当支持力为零时，只有重力提供汽车所需的向心力，即rmvG20，grv0 1. 当汽车的速度0vv，汽车所受的重力G小于过桥所需的向心力，汽车过桥时就会离开桥面飞起来。 2. 当汽车的速度0vv，汽车所受的重力G恰好等于过桥需要的向心力，汽车恰好通过桥

面的最高点。),(020grvrmvG 3. 当汽车的速度0vv，汽车所受的重力G大于所需的向心力，此时需要的向心力要由重力和支持力的合力共同来提供。)(2rmvFGN 因此，汽车过凸桥的最大速度为gr。 模型一：绳拉小球在竖直平面内过最高点的运动。 【例9】如图2所示，小球所受的重力和绳的拉力的合力提供小球所需的向心力，即

rvmFmgT2。

vGFT

图2 ★解析 当绳的拉力为零时，只有重力提供小球所需的向心力，即rmvG20，grv0 1. 当小球的速度0vv，物体所受的重力G已不足以提供物体所需的向心力。不足的部分将由小球所受的绳的拉力来提供，只要不超过绳的承受力，已知物体的速度，就可求出对应的拉力。)(2rvmFmgT 2. 当小球的速度0vv，物体所受的重力G刚好提供物体所需的向心力。),(020grvrmvG 3. 当小球的速度0vv，物体所受的重力G大于所需的向心力，此时小球将上不到最高点。 因此，绳拉小球在竖直平面内过最高点时的最小速度为grv0。

实例：翻转过山车 【例10】如图3所示：由于过山车在轨道最高点所受的力为重力和轨道的支持力，故分析方法与模型一类似。

GFN

图3 模型二：一轻杆固定一小球在竖直平面内过最高点的运动。 【例11】如图4所示，物体所受的重力和杆对球的弹力的合力提供物体所需的向心力，即

rvmFmgT2

vFT

G 图4

★解析 当杆对球的弹力为零时，只有重力提供小球所需的向心力，即rmvG20，grv0

1. 当小球的速度0vv，物体所受的重力G已不足以提供物体所需的向心力。不足的部分将由小球所受的杆的拉力来提供。（此时杆对小球的弹力为向下的拉力，参考图3）。已知物

体的速度，就可求出对应的拉力。)(2rvmFmgT 2. 当小球的速度0vv，物体所受的重力G刚好提供物体所需的向心力。),(020grvrmvG 3. 当小球的速度0vv，物体所受的重力G大于所需的向心力，多余的部分将由杆对小球的支持力来抵消。（此时杆对小球的弹力为向上的支持力）。)(2rvmFmgT 4. 当小球的速度0v，物体所受的重力G等于杆对小球的支持力。)(TFmg 因此，一轻杆固定一小球在竖直平面内过最高点的最小速度为0。

（二）火车转弯 原型：火车转弯 【例12】如图5所示，火车在平直的轨道上转弯，将挤压外轨，由外轨给火车的弹力提供火车转弯所需的向心力，这样久而久之，将损坏外轨。

图5 故火车转弯处使外轨略高于内轨，火车驶过转弯处时，铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力的合力指向圆心，提供火车转弯所需的向心力（如图6所示）。这就减轻了轮缘与外轨的挤压。

θG

F

FN

图6 ★解析 当火车的速度为0v时，火车所需的向心力全部由重力和支持力的合力来提供，即rvmmg20tan，tan0grv。

1. 若火车的速度0vv，将挤压外轨； 2. 若火车的速度0vv，将挤压内轨。 模型一：圆锥摆 小球所需的向心力由重力和绳的拉力的合力来提供（如图7所示）

θFT

GF

图7 模型二：小球在漏斗中的转动 小球所需的向心力由重力和漏斗的支持力的合力来提供（如图8所示）

θFFN

G 图8

四. 匀速圆周运动的多解问题 匀速圆周运动的多解问题常涉及两个物体的两种不同的运动，其中一个做匀速圆周运动，另一个做其他形式的运动。由于这两种运动是同时进行的，因此，依据等时性建立等式来解待求量是解答此类问题的基本思路。特别需要提醒注意的是，因匀速圆周运动具有周期性，使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生，这就要求我们在表达做匀速圆周运动物体的运动时间时，必须把各种可能都考虑进去，以下几例运算结果中的自然数“n”正是这一考虑的数学化。 【例13】如图13所示，直径为d的圆筒绕中心轴做匀速圆周运动，枪口发射的子弹速度为v，并沿直径匀速穿过圆筒。若子弹穿出后在圆筒上只留下一个弹孔，则圆筒运动的角速度为多少？

合集下载

高一物理匀速圆周运动试题答案及解析

高一物理匀速圆周运动试题答案及解析

高一物理匀速圆周运动试题答案及解析1.如图所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。

小球的向心力由以下哪个力提供A．重力B．支持力C．重力和支持力的合力D．重力、支持力和摩擦力的合力【答案】C【解析】小球受到重力和支持力，由于小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球的向心力由重力和支持力的合力提供，故C正确．【考点】考查了向心力2.图中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，若在传动过程中，皮带不打滑，则（）A．ab两点的线速度大小相等B．ab两点的角速度大小相等C．ac两点的线速度大小相等D．ad两点的向心加速度大小相等【答案】CD【解析】由图可看出，a点的线速度等于c点的线速度，而c点的线速度大于b点的线速度，故a点的线速度大于b点的线速度，选项A错误，C正确；设c点的线速度为v，则a点的角速度为，b点的角速度，选项B错误；a点的向心加速度，d点的向心加速度，选项D正确。

【考点】线速度、角速度及向心加速度。

3.如图所示，A、B是两个摩擦传动轮（不打滑），两轮半径大小关系为RA =2RB，则两轮边缘上的( )A．角速度之比ωA :ωB＝2:1B．周期之比TA :TB＝2:1C．转速之比nA :nB＝2:1D．向心加速度之比aA :aB＝2:1【答案】B【解析】A、B两轮边缘线速度相同，由公式ɷ=得ωA :ωB＝rB:rA=1:2，故选项A错误；由公式T=得，TA :TB＝ωB:ωA=2：1，故B正确；由公式n=知，nA:nB＝TB:TA=1：2，故选项C错误；由加速度公式a=＝知aA :aB＝rB:rA=1:2，故选项D错误。

【考点】匀速圆周运动的公式4.如图所示，一个圆盘绕轴心O在水平面内匀速转动，圆盘半径R= 0.4m，转动角速度=15rad/s。

高一物理圆周运动试题

高一物理圆周运动试题

高一物理圆周运动试题1.物体做圆周运动，关于向心加速度，以下说法中正确的是 ()A．向心加速度的方向始终与速度方向垂直B．向心加速度的方向保持不变C．物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心D．物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心【答案】AD【解析】曲线运动中速度的方向沿曲线上某点的切线方向，而向心加速度的方向始终指向圆心，所以向心加速度的方向始终与速度方向垂直，故A正确；物体做圆周运动的向心加速度的方向始终指向圆心，任意两时刻的方向都不相同，所以时刻在改变，故B错误；物体做匀速圆周运动时合外力充当向心力，加速度的方向始终指向圆心，物体做非匀速圆周运动时，线速度大小、方向都在改变，物体所受的合力沿半径方向的分力充当向心力，产生指圆心的向心加速度，改变线速度的方向，沿切向方向的分力产生切向加速度，改变线速度的大小，所以物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心，物体做非匀速圆周运动时的加速度方向不是始终指向圆心，故C错误，D正确。

所以选AD。

【考点】本题考查向心力、向心加速度、牛顿第二定律，意在考查考生的理解能力。

2.如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺上的三个点。

当陀螺垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是A．a的角速度比b的大B．a、b的角速度比c的大C．a、c的周期相等D．c的线速度比a、b的大【答案】 C【解析】试题分析: a、b、c三点共轴转动，角速度大小相等，则周期相等，a的半径和b的半径相等，根据v=rω知，a、b的线速度大小相等．故A错误，B错误，C正确；c的半径小，根据v=rω知，c的线速度比a、b的线速度小．故D错误。

【考点】线速度、角速度和周期3.在匀速转动的水平转盘上，有一个相对盘静止的物体随盘一起转动，关于它的受力情况，下列说法中正确的是（）A．只受到重力和盘面的支持力的作用B．只受到重力、支持力和静摩擦力的作用C．因为两者是相对静止的，转盘与物体之间无摩擦力D．受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用【答案】B【解析】物体受到重力、支持力和静摩擦力的作用，三个力的合力提供向心力，B正确。

人教版高一物理 圆周运动复习 教案

人教版高一物理 圆周运动复习 教案

二、本章复习
（一）概念梳理
1.本章哪些概念
2.如何形成结构，仍属于力、运动、运动与力关系三个方面。
3.在情境中理解、认识、应用三方面概念
（1）在情境中理解运动概念（两个情境）
（2）在情境中认识向心力（两个情境）
（3）在情境中应用“运动与力的关系”
①教材上的三个典型情境回顾
②形成解决力学Βιβλιοθήκη 题的大思路：确定对象、运动分析、受力分析、按运动与力的关系列式求解讨论。
【重点】梳理概念形成结构
【难点】对科学方法的总结掌握
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
引言
复习第一部分
复习第二部分
复习第三部分
复习第四部分
本课小结
一、怎么复习
回顾必修第一册第一章的章末示例，领会一个章节复习的基本思路与方法。
确定本章复习思路，从概念梳理、方法总结、实验反思、态度责任四个方面展开复习。
教案
教学基本信息
课题
圆周运动复习
学科
物理
学段：高一第三学段
年级
高一
教材
书名：普通高中教科书《物理》必修第二册
出版社：人民教育出版社
教学目标及教学重点、难点
【教学目标】
1．梳理本章概念，形成概念结构、大思路，发展物理观念
2．总结本章思维方法，促进科学思维发展
3．反思本章的实验，提高实验探究能力
4．体会本章体现的态度责任，感悟物理真、自然美、科学善。
③举2个例子
4.概念梳理小结
（二）方法总结
1.什么是方法
2.本章有哪些科学思维方法
（1）模型建构
（2）极限思想
（3）变化率（举例）
高一下册物理 圆周运动单元练习(Word版 含答案)

高一下册物理 圆周运动单元练习(Word版 含答案)

一、第六章 圆周运动易错题培优（难）1．两个质量分别为2m 和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 ，a 、b 之间用强度足够大的轻绳相连，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转动，开始时轻绳刚好伸直但无张力，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（ ）A ．a 、b 所受的摩擦力始终相等B ．b 比a 先达到最大静摩擦力C ．当2kgLω=a 刚要开始滑动 D ．当23kgLω=b 所受摩擦力的大小为kmg 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】AB ．木块随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律可知，木块受到的静摩擦力f =mω2r ，则当圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动时，木块b 的最大静摩擦力先达到最大值；在木块b 的摩擦力没有达到最大值前，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律可知，f=mω2r ，a 和b 的质量分别是2m 和m ，而a 与转轴OO ′为L ，b 与转轴OO ′为2L ，所以结果a 和b 受到的摩擦力是相等的；当b 受到的静摩擦力达到最大后，b 受到的摩擦力与绳子的拉力合力提供向心力，即kmg +F =mω2•2L ①而a 受力为f′-F =2mω2L ②联立①②得f′=4mω2L -kmg综合得出，a 、b 受到的摩擦力不是始终相等，故A 错误，B 正确； C ．当a 刚要滑动时，有2kmg+kmg =2mω2L +mω2•2L解得34kgLω＝选项C 错误；D. 当b 恰好达到最大静摩擦时202kmg m r ω=⋅解得02kgLω=因为32432kg kg kgL L L >>，则23kgLω=时，b 所受摩擦力达到最大值，大小为kmg ，选项D 正确。

故选BD 。

2．如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的物体A 和B ，A 和B 质量都为m ．它们分居在圆心两侧，与圆心距离分别为R A ＝r ，R B ＝2r ，A 、B 与盘间的动摩擦因数μ相同．若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是( )A ．此时绳子张力为T ＝3mg μB ．此时圆盘的角速度为ω2grμC ．此时A 所受摩擦力方向沿半径指向圆外 D ．此时烧断绳子物体A 、B 仍将随盘一块转动 【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】C ．A 、B 两物体相比，B 物体所需要的向心力较大，当转速增大时，B 先有滑动的趋势，此时B 所受的静摩擦力沿半径指向圆心，A 所受的静摩擦力沿半径背离圆心，故C 正确； AB ．当刚要发生相对滑动时，以B 为研究对象，有22T mg mr μω+=以A 为研究对象，有2T mg mr μω-=联立可得3T mg μ=2grμω=故AB 正确；D ．若烧断绳子，则A 、B 的向心力都不足，都将做离心运动，故D 错误． 故选ABC.3．如图所示，两个啮合的齿轮，其中小齿轮半径为10cm ，大齿轮半径为20cm ，大齿轮中C 点离圆心O 2的距离为10cm ，A 、B 两点分别为两个齿轮边缘上的点，则A 、B 、C 三点的（ ）A ．线速度之比是1：1：2B ．角速度之比是1：2：2C ．向心加速度之比是4：2：1D ．转动周期之比是1：2：2 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】A ．同缘传动时，边缘点的线速度相等v A =v B ①同轴转动时，各点的角速度相等ωB =ωC ②根据v =ωr ③由②③联立代入数据，可得B C 2v v =④由①④联立可得v A ：v B ：v C =2：2：1A 错误；B ．由①③联立代入数据，可得A B :2:1ωω=⑤再由②⑤联立可得A B C ::2:1:1ωωω=⑥B 错误； D ．由于2T πω=⑦由⑥⑦联立可得A B C ::1:2:2T T T =D 正确； C ．根据2a r ω= ⑧由⑥⑧联立代入数据得A B C ::4:2:1a a a =C 正确。