2014高考物理匀速圆周运动__向心力)

-1-匀速圆周运动向心力一、描述圆周运动物理量：1、线速度：（1）大小：（2）方向：（3）物理意义：2、角速度：（1）大小：（2）物理意义：3、周期T、频率f：作圆周运动的物体运动一周所用的时间,叫周期；单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫频率。即周期的倒数。4、v、、T、f的关系5、向心加速度：（1）大小：a=（2）方向：（3）物理意义：二、牛顿运动定律在圆周运动中的应用（圆周运动动力学问题）1．向心力（1）大小：RfmRTmRmRvmmaF22222244向（2）方向：总指向圆心，时刻变化2、匀速圆周运动与变速圆周运动的区别三、典例分析：例1、如图是自行车传动机构的示意图，其中I是半径为r1的大齿轮，Ⅱ是半径为r2的小齿轮，Ⅲ是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为nr/s，则自行车前进的速度为（）A．231rrnrB．132rrnrC．2312rrnrD．1322rrnr例2、如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，它们由相同材料制成，A的质量为2m，B、C的质量均为m，如果OA=OB=R，OC=2R，则当圆台旋转时（设A、B、C都没有滑动），下述结论中正确的是（）A．C物向心加速度最大B．B物静摩擦力最小C．当圆台旋转转速增加时，C比B先开始滑动D．当圆台旋转转速增加时，A比B先开始滑动例3、如图所示，半径为R的圆板做匀速转动，当半径OB转到某一方向时，在圆板中心正上方高h处以平行于OB的方向水平抛出一球。要使小球与圆板只碰撞一次，且落点为B，则小球的初速度是多大?圆板转动的角速度是多大?-2-例4、如图所示，质量是1kg的小球用长为0.5m的细线悬挂在O点，O点距地面高度为1m，如果使小球绕OO'轴在水平面内做圆周运动，若细线最大承受拉力为12.5N，求：（1）当小球的角速度为多大时，线将断裂；（2）断裂后小球落地点与悬点的水平距离。（g=10m/s2）三、生活中的圆周运动（Ⅰ）能分析生活中圆周运动的向心力来源，会用向心力和向心加速度的公式对具体问题进行计算；注意生活中的离心现象，能分析生活中的一些常见问题。（知识达标）：1．火车拐弯时，如果在拐弯处内外轨一样高，则火车转弯所需的向心力由轨道对火车的弹力提供；如果在转弯处使外轨高于内轨，且据转弯半径和规定的速度，恰当选择内外轨的高度差，则火车所需的向心力完全由___________和___________的合力提供．2．汽车通过凸拱桥或凹路面时，在最高点或最低点所需的向心力是由_______________________________________的合力提供的．3．如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：①临界条件：②能过最高点的条件：③不能过最高点的条件：vRg(实际上球还没到最高点时就脱离了轨道)．4．如图(a)所示的球过最高点时，轻质杆对球产生的弹力情况：若是如图(b)所示的小球，此时小球将脱离轨道做平抛运动，因为轨道对小球不能产生拉力．例1、在平直轨道上匀速行驶的火车，所受的合力等于零，火车在转弯时如果内外轨一样高，由于轮缘与外轨间的作用力很大，所以铁轨容易受到损坏，因此在铁轨的转弯处，通常要把外轨垫高h，若已知轨距是d，弯道处的曲率半径为R，火车转弯速率为v。（1）试证明：Rgdvh2（θ很小时tanθ≈sinθ）（2）如果火车不按规定速率转弯，有何害处？-3-例2、如图所示，用一本书托着黑板擦在竖直面内做匀速圆周运动（平动）先后经过A、B、C、D四点，A、C和B、D处于过圆心的水平轴和竖直轴上，设书对黑板擦的静摩擦力为f，则（）A．从C到D，f减小，N增大B．从D到A，f增大，N减小C．在A、C两个位置，f最大，N=mgD．在B、D两个位置，N有最大值例3、如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击力使其在瞬间得到一个水平初速度v0，若v0大小不同，则小球能够上升到的最大高度(距离底部)也不同．下列说法中正确的是()A．如果v0=gR，则小球能够上升的最大高度为R/2B．如果v0=gR2，则小球能够上升的最大高度为R/2C．如果v0=gR3，则小球能够上升的最大高度为3R/2D．如果v0=gR5，则小球能够上升的最大高度为2R例4、质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质木架上的A点和C点，如图所示，当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向，当小球运动到图示位置时，绳b被烧断的同时杆子停止转动，则()A．小球仍在水平面内做匀速圆周运动B．在绳被烧断瞬间，a绳中张力突然增大C．若角速度ω较小，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动D．若角速度ω较大，小球可在垂直于平面ABC的竖直平面内做圆周运动作业：1、如图所示，汽车以速度V通过一半圆形拱桥的顶点时，关于汽车受力的说法正确的是A．汽车受重力、支持力、向心力（）B．汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力C．汽车的向心力是重力D．汽车的重力和支持力的合力是向心力2.关于向心力，以下说法中不正确的是A．是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力B．向心力就是做圆周运动的物体所受的合力C．向心力是线速度变化的原因D．只要物体受到向心力的作用，物体就做匀速圆周运动3.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动，下列说法正确的是（）A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大B．物体所受弹力增大，摩擦力减小C．物体所受弹力减小，摩擦力减小D．物体所受弹力增大，摩擦力不变-4-（例3）4.如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ，A的质量是2m，B和C的质量均为m，A、B离轴为R，C离轴为2R。当圆台旋转时，则（）A．若A、B、C均未滑动，则C的向心加速度最大B．若A、B、C均未滑动，则B的摩擦力最小C．当圆台转速增大时，B比A先滑动D．圆台转速增大时，C比B先滑动6.在匀速圆周运动中，下列物理量不变的是（）A．向心加速度B．线速度C．向心力D．角速度7.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是()A．物体除其他的力外还要受到—个向心力的作用B．物体所受的合外力提供向心力C．向心力是一个恒力D．向心力的大小—直在变化8.下列关于向心力的说法中正确的是（）A．物体受到向心力的作用才可能做圆周运动B．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力的合力D．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢9长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点。让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图所示。当摆线L与竖直方向的夹角是时，求：(1)线的拉力F；(2)小球运动的线速度的大小；(3)小球运动的角速度及周期。10、轻杆长L＝0.2米，一端固定于O点，另一端连质量m=0.5千克小球，绕O点在竖直面内做圆周运动，在球通过最高点A时，试求：（1）在下列几种情况下杆受到的力（）A．小球速率1米/秒B．小球速率2米/秒C．小球速率为0D．小球速率为2米/秒（2）设把轻杆换成细绳，要使小球运动过程中细绳不松弛，求小球在最低点的速率范围。