2022年高考物理 押題突破（重要地位+突破策略+審題方法+總結(jié)歸納）專題九 圓周運(yùn)動(dòng)教案

2022年高考物理 押題突破（重要地位+突破策略+審題方法+總結(jié)歸納）專題九 圓周運(yùn)動(dòng)教案一、重要地位二、突破策略例1：如圖3-1所示，兩根輕繩同系一個(gè)質(zhì)量m=0.1kg的小球，兩繩的另一端分別固定在軸上的A、B兩處，上面繩AC長L=2m，當(dāng)兩繩都拉直時(shí)，與軸的夾角分別為30°和45°，求當(dāng)小球隨軸一起在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)角速度為=4rad/s時(shí)，上下兩輕繩拉力各為多少？【審題】兩繩張緊時(shí)，小球受的力由0逐漸增大時(shí)，可能出現(xiàn)兩個(gè)臨界值?！究偨Y(jié)】當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合外力一定指向圓心，在圓周的切線方向上和垂直圓周平面的方向上的合外力必然為零。（2）同軸裝置與皮帶傳動(dòng)裝置在考查皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象的問題中，要注意以下兩點(diǎn)：a、同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的各點(diǎn)角速度相等；圖3-2b、和同一皮帶接觸的各點(diǎn)線速度大小相等，這兩點(diǎn)往往是我們解決皮帶傳動(dòng)的基本方法。例2：如圖3-2所示為一皮帶傳動(dòng)裝置，右輪的半徑為r，a是它邊緣上的一點(diǎn)，左側(cè)是一輪軸，大輪半徑為4r，小輪半徑為2r，b點(diǎn)在小輪上，到小輪中心距離為r，c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上，若在傳動(dòng)過程中，皮帶不打滑，則Aa點(diǎn)與b點(diǎn)線速度大小相等Ba點(diǎn)與c點(diǎn)角速度大小相等Ca點(diǎn)與d點(diǎn)向心加速度大小相等Da、b、c、d四點(diǎn)，加速度最小的是b點(diǎn)圖3-3【總結(jié)】該題除了同軸角速度相等和同皮帶線速度大小相等的關(guān)系外，在皮帶傳動(dòng)裝置中，從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是靜摩擦力作用的結(jié)果從動(dòng)輪受到的摩擦力帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，故輪子受到的摩擦力方向沿從動(dòng)輪的切線與輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同；主動(dòng)輪靠摩擦力帶動(dòng)皮帶，故主動(dòng)輪所受摩擦力方向沿輪的切線與輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。是不是所有 的題目都要是例1這種類型的呢？當(dāng)然不是，當(dāng)輪與輪之間不是依靠皮帶相連轉(zhuǎn)動(dòng)，而是依靠摩擦力的作用或者是齒輪的嚙合，如圖3-3所示，同樣符合例1的條件。（3）向心力的來源a向心力是根據(jù)力的效果命名的在分析做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受力情況時(shí)，切記在物體的作用力（重力、彈力、摩擦力等）以外不要再添加一個(gè)向心力。b對于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題，一般可按如下步驟進(jìn)行分析：確定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體作為研究對象。明確運(yùn)動(dòng)情況，包括搞清運(yùn)動(dòng)速率v，軌跡半徑R及軌跡圓心O的位置等。只有明確了上述幾點(diǎn)后，才能知道運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)過程中所需的向心力大小( mv2/R )和向心力方向（指向圓心）。分析受力情況，對物體實(shí)際受力情況做出正確的分析，畫出受力圖，確定指向圓心的合外力F（即提供向心力）。選用公式F=m=mR2=mR解得結(jié)果?！窘馕觥课矬wA做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力： 而摩擦力與重力平衡，則有： 即： 來由以上兩式可得： 即碗勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為： 【總結(jié)】（1）若m在最高點(diǎn)時(shí)突然與電機(jī)脫離，它將如何運(yùn)動(dòng)?（2）當(dāng)角速度為何值時(shí)，鐵塊在最高點(diǎn)與電機(jī)恰無作用力?（3）本題也可認(rèn)為是一電動(dòng)打夯機(jī)的原理示意圖。若電機(jī)的質(zhì)量為M，則多大時(shí)，電機(jī)可以“跳”起來?此情況下，對地面的最大壓力是多少?解：（1）做初速度沿圓周切線方向，只受重力的平拋運(yùn)動(dòng)。（2）電機(jī)對鐵塊無作用力時(shí)，重力提供鐵塊的向心力，則mgm12r即 1【解析】小球做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上：hgt2則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t又因?yàn)樗轿灰茷镽所以球的速度vR·在時(shí)間t內(nèi)，盤轉(zhuǎn)過的角度n·2，又因?yàn)閠則轉(zhuǎn)盤角速度：2n(n1，2，3)【總結(jié)】由于圓周運(yùn)動(dòng)每個(gè)周期會(huì)重復(fù)經(jīng)過同一個(gè)位置，故具有重復(fù)性。在做這類題目時(shí)，應(yīng)該考慮圓周運(yùn)動(dòng)的周期性。（5）豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題：圖3-11例7：半徑為R的光滑半圓球固定在水平面上，如圖3-11所示。頂部有一小物體甲，今給它一個(gè)水平初速度，則物體甲將（ ）A沿球面下滑至M點(diǎn)B先沿球面下滑至某點(diǎn)N，然后便離開球面作斜下拋運(yùn)動(dòng)C按半徑大于R的新的圓弧軌道作圓周運(yùn)動(dòng)D立即離開半圓球作平拋運(yùn)動(dòng)當(dāng)v時(shí)，外軌受到側(cè)向擠壓的力（這時(shí)向心力增大，外軌提供一部分力）；當(dāng)v時(shí)，內(nèi)軌受到側(cè)向擠壓的力（這時(shí)向心力減少，內(nèi)軌抵消一部分力）。還有一些實(shí)例和這一模型相同，如自行車轉(zhuǎn)彎，高速公路上汽車轉(zhuǎn)彎等等b.汽車過拱橋汽車具有豎直向下的加速度，mg，對橋的壓力小于重力這也是為什么橋一般做成拱形的原因3雜技節(jié)目“水流星”圖3-16表演時(shí)，用一根繩子兩端各拴一個(gè)盛水的杯子，演員掄起杯子在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)杯口朝下，但水不會(huì)流下，如圖所示，這是為什么？分析：以杯中之水為研究對象進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可知：F向m，此時(shí)重力G與FN的合力充當(dāng)了向心力即F向GFN故：GFNm【審題】當(dāng)v0=時(shí)，水恰好不流出，要求水對桶底的壓力和判斷是否能通過最高點(diǎn)，也要和這個(gè)速度v比較，v>v0時(shí)，有壓力；v=v0時(shí)，恰好無壓力；vv0時(shí)，不能到達(dá)最高點(diǎn)?！究偨Y(jié)】當(dāng)速度大于臨界速率時(shí)，重力已不足以提供向心力，所缺部分由桶底提供，因此桶底對水產(chǎn)生向下的壓力。例2：汽車質(zhì)量m為1.5×104 kg，以不變的速率先后駛過凹形路面和凸形路面，路面圓弧半徑均為15 m，如圖3-17所示如果路面承受的最大壓力不得超過2×105 N，汽車允許的最大速率是多少？汽車以此速率駛過路面的最小壓力是多少？由上面分析知，汽車經(jīng)過凸形路面頂點(diǎn)時(shí)對路面壓力最小，設(shè)為FN2，如圖3-19所示，由牛頓第二定律有mgFN2解得FN21×105 N?！究偨Y(jié)】汽車過拱橋時(shí)，一定要按照實(shí)際情況受力分析，沿加速度方向列式。例9：一把雨傘邊緣的半徑為r，且高出水平地面h當(dāng)雨傘以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，雨滴自邊緣甩出落在地面上成一個(gè)大圓周這個(gè)大圓的半徑為_?！究偨Y(jié)】在桿和管子的約束下做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以有拉力和支持力，所以在最高點(diǎn)的速度可以等于零；在圓軌道和繩子的約束下做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只能有拉力，所以在最高點(diǎn)的速度必須大于。（9）實(shí)驗(yàn)中常見的圓周運(yùn)動(dòng)綜合題往往以圓周運(yùn)動(dòng)和其他物理知識(shí)為背景，這類題代表了理科綜合命題方向，要在平日的做題中理解題目的原理，靈活的把握題目。為了避免在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中出現(xiàn)打點(diǎn)重疊，在電火花計(jì)時(shí)器與盤面保持良好接觸的同時(shí)，可以緩慢地將電火花計(jì)時(shí)器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動(dòng)則卡紙上打下的點(diǎn)的分布曲線不是一個(gè)圓，而是類似一種螺旋線，如圖3-22丙所示這對測量結(jié)果有影響嗎？圖3-22【審題】因?yàn)檫@個(gè)題目用的是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，所以兩點(diǎn)之間的時(shí)間是0.02s，通過量角器量出圓心到兩點(diǎn)之間的角度，利用=/t。