高考调研2014届高考物理一轮课件：4-4变速圆周运动和离心运动

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变 速 圆 周 运 动 和 离 心 运 动

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高考调研一 、 变 速 圆 周 运 动 1. 速 度 特 点 ： 速 度 的 2 .受力特点 _ _ _ _ _ _ _ _ ( 是 或 不 是 3. 合 力 的 作 用 1 ( ) 合 力 沿 速 度 方 向 的 分 量 它只改变速度的④________. Ft 产 生 切 向 加 速 度 ， ①_ _ _ _ _ _ _ _ :合力方向 )向 心 力 .

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都 变 化 的 圆 周 运 动 . ②_ _ _ _ _ _ _ _ 圆心，合力 ③

Ft=mat,

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2 ( ) 合 力 沿 半 径 方 向 的 分 量 它只改变速度的⑤________.

Fn 产 生 向 心 加 速 度 ，

Fn=man,

(3)F 合与 v 夹角 θ 大于 90° 时，速率变⑥________,当 F 合 与 v 夹角 θ 小于 90° 时，速率变⑦________.

【 重 点 提 示 】 向 心 力

1 ( ) 当合力 F 合指 向 圆 心 时

(Ft=0),F 合即为

Fn, 故 匀 速 圆 周 运 动 是 变 速 圆 周 运 动 的 特 例 .

2 ( ) 对 变 速 圆 周 运 动 ， 向 心 力 是 合 力 沿 半 径 方 向 的 分 力 ， 即2 v2 v F 向=Fn=m R =mω2R,此时 F 合≠m R ≠mω2R.

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二 、 离 心 运 动 和 向 心 运 动 1. 离 心 运 动 1 ( ) 定 义 ： 做 圆 周 运 动 的 物 体 ， 在 所 受 合 外 力 突 然 消 失 =0 ) 或 不 足 以 提 供 圆 周 运 动 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 ⑨_ _ _ _ _ _ _ _ 飞 出 去 的 倾 向 . ⑧_ _ _ _ _ _ _ _ 的 情 况 下 ， 就 做 逐 渐 远 (F合

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3 ( ) 受 力 特 点 ：

(F 为 合 外 力 提

供 的 向 心 力

)

当 F=⑩________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.如图所示.

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2. 向 心 运 动 当 提 供 向 心 力 大 于 做 圆 周 运 动 所 需 向 心 力 时 ， 即 物 体 渐 渐 _ _ _ _ _ _ _ . 如 图 所 示 . F>m ω r2

,

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自 我 校 对

①大 小 和 方 向 小 ⑦大

②不指向

③不是

④大小 ⑤方向 ⑩ mω2r

⑥

⑧所 需 要 的 向 心 力

⑨切线

切线

mω2r

靠近圆心

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一 、 临 界 问 题 以 及 竖 直 平 面 内 圆 周 运 动 问 题 规 律 方 法 1. 临 界 问

题 1 ( ) 所 谓 圆 周 运 动 出 现 临 界 问 题 就 是 外 界 提 供 的 向 心 力 发 生 变 化 或 物 体 做 圆 周 运 动 需 要 的 向 心 力 mv 2 F 向≠ r .物 体 将 做 离 心 运 动 或 近 心 运 动 . 研 究 圆 周 的 临 界 问 题 就 是 要 找 出 刚 好 能 满 足 大 、 最 小 的 外 力 或 向 心 加 速 度 等 .自主再现 探究应用

F v2 mr发 生 变 化 ， 使 得

向

F 供=F 需的 临 界 状 态 的 隐 含 条 件 . 即 最

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2 ( ) 分 析 方 法 ：

①抓 住 变 化 因 素

(如 v、ω、F 向), 由 于 这 些

物 理 量 的 变 化 达 到 某 一 值 后 ， 就 会 出 现 离 心 或 近 心 运 动 . ②分 析 时 一 边 考 虑 提 供 的 向 心 力 如 何 变 化 ， 一 边 考 虑 需 要 的 向 心 力 如 何 变 化 ， 即 可 找 出 临 界 值 .

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高考调研2. 竖 直 平 面 内 的 变 速 圆 周 运 动 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 临 界 状 态 . 1 ( ) “绳— — 球”模 型 ： 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 .

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当 小 球 逐 渐 接 近 最 高 点 的 过 程 中 ， 球 的 速 度 减 小 ， 需 要 的 向 心 力 mv2/r 减 小 ， 而 重 力 沿 半 径 方 向 的 分 力 变 大 ， 绳 的 拉 力

变 小 ， 当 拉 力 变 为 零 后 ， 重 力 沿 半 径 方 向 的 分 力 提 供 的 向 心 力 ， v2 当 F 向>m r 时 将 做 近 心 运 动 易 通 过 . (离 开 圆 周 进 入 圆 内 ). 即 最 高 点 最 不

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①临 界 条 件 ： 小 球 到 达 最 高 点 时 绳 子 的 拉 力 刚 好 为 零 ， 小 球 的 重 力 提 供 其 圆 周 运 动 的 向 心 力 ， 即

(或 轨 道 的 压 力 mv2 临界 mg= r .

)

上式中的 v 临界是小球通过最高点的最小速度，通常叫临界 速度 v 临界= gr. ②通过最高点的条件：v≥v 临界，当 v>v 临界时，绳、轨道对 球分别产生拉力 F、压力 FN. ③不能通过最高点的条件： v<临界(实际上球还没有到最高点 就脱离了轨道).

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2 ( ) “杆——球”模型： 如图所示，有物体支撑的小球在竖直平面内做变速圆周运 动过最高点的情况.

临界条件：由于硬杆或管壁的支撑作用，小球恰能到达最 高点的临界

速度是 v 临界=0.自主再现 探究应用

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图a ( ) 所 示 的 小 球 过 最 高 点 时 ， 轻 杆 对 小 球 的 弹 力 情 况 如 下： ①当 v=0 时 ， 轻 杆 对 小 球 有 竖 直 向 上 的 支 小 等 于 小 球 的 重 力 ， 即 FN=mg. 持力 FN,其大

②当 0<v< rg时 ， 杆 对 小 球 的 作 用 力 的 方 向 竖 直 向 上 ， 大 小 随 速 度 的 增 大 而 减 小 ， 其 取 值 范 围 是 ③当 v= rg时，FN=0. ④当 v> rg时 ， 杆 对 小 球 有 指 向 圆 心 的 拉 力 ， 其 大 小 随 速 度 的 增 大 而 增 大 .自主再现 探究应用

mg>FN>0.

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