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)動教案

上傳人:xt****7 文檔編號:105293402 上傳時間:2022-06-11 格式:DOC 頁數(shù):16 大?。?79.52KB
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1、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,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)動角速度為ω=4rad/s時,上下兩輕繩拉力各為多少? 【審題】兩繩張緊時,小球受的力由0逐漸增大時,ω可能出現(xiàn)兩個臨界值。 【總結(jié)】當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動時,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)

2、同軸裝置與皮帶傳動裝置 在考查皮帶轉(zhuǎn)動現(xiàn)象的問題中,要注意以下兩點(diǎn): a、同一轉(zhuǎn)動軸上的各點(diǎn)角速度相等; 圖3-2 b、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的基本方法。 例2:如圖3-2所示為一皮帶傳動裝置,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,若在傳動過程中,皮帶不打滑,則 A.a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)線速度大小相等 B.a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)角速度大小相等 C.a(chǎn)點(diǎn)與d點(diǎn)向心加速度大小相等 D.a(chǎn)、b、c、d四點(diǎn),加速度最小的是b點(diǎn) 圖3-3

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,在皮帶傳動裝置中,從動輪的轉(zhuǎn)動是靜摩擦力作用的結(jié)果.從動輪受到的摩擦力帶動輪子轉(zhuǎn)動,故輪子受到的摩擦力方向沿從動輪的切線與輪的轉(zhuǎn)動方向相同;主動輪靠摩擦力帶動皮帶,故主動輪所受摩擦力方向沿輪的切線與輪的轉(zhuǎn)動方向相反。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,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)動的質(zhì)點(diǎn)受力情況時,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

4、個向心力。 b.對于勻速圓周運(yùn)動的問題,一般可按如下步驟進(jìn)行分析: ①確定做勻速圓周運(yùn)動的物體作為研究對象。 ②明確運(yùn)動情況,包括搞清運(yùn)動速率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)動物體在運(yùn)動過程中所需的向心力大小( mv2/R )和向心力方向(指向圓心)。 ③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)。 ④選用公式F=m=mRω2=mR解得結(jié)果。 【解析】物體A做勻速圓周運(yùn)動,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)動的角速度為: 【總結(jié)】

5、 (1)若m在最高點(diǎn)時突然與電機(jī)脫離,它將如何運(yùn)動? (2)當(dāng)角速度ω為何值時,鐵塊在最高點(diǎn)與電機(jī)恰無作用力? (3)本題也可認(rèn)為是一電動打夯機(jī)的原理示意圖。若電機(jī)的質(zhì)量為M,則ω多大時,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。 (2)電機(jī)對鐵塊無作用力時,重力提供鐵塊的向心力,則 mg=mω12r 即 ω1= 【解析】①小球做平拋運(yùn)動,在豎直方向上: h=gt2 則運(yùn)動時間 t= 又因?yàn)樗轿灰茷镽 所以球的速度 v==R· ②在時間t內(nèi),盤轉(zhuǎn)過的角度θ=n·2π,又因?yàn)棣龋溅豻

6、 則轉(zhuǎn)盤角速度: ω==2nπ(n=1,2,3…) 【總結(jié)】由于圓周運(yùn)動每個周期會重復(fù)經(jīng)過同一個位置,故具有重復(fù)性。在做這類題目時,應(yīng)該考慮圓周運(yùn)動的周期性。 (5)豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的臨界問題 圓周運(yùn)動的臨界問題: 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 C.按半徑大于R的新的圓弧軌道作圓周運(yùn)動 D.立即離開半圓球作平拋運(yùn)動   當(dāng)v>時,外軌受到側(cè)向擠壓的力(這時向心力增大,外軌提供一部分

7、力);   當(dāng)v<時,內(nèi)軌受到側(cè)向擠壓的力(這時向心力減少,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,用一根繩子兩端各拴一個盛水的杯子,演員掄起杯子在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動,在最高點(diǎn)杯口朝下,但水不會流下,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,此時重力G與FN的合力充當(dāng)了向心力即F向=G+FN 故:G+FN=m 【審題

8、】當(dāng)v0=時,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),也要和這個速度v比較,v>v0時,有壓力;v=v0時,恰好無壓力;v≤v0時,不能到達(dá)最高點(diǎn)。 【總結(jié)】當(dāng)速度大于臨界速率時,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)時對路面壓力最小,設(shè)為FN2,如圖3-19所示,由

9、牛頓第二定律有 mg-FN2= 解得FN2=1×105 N。 【總結(jié)】汽車過拱橋時,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ω旋轉(zhuǎn)時,雨滴自邊緣甩出落在地面上成一個大圓周.這個大圓的半徑為_______。 【總結(jié)】在桿和管子的約束下做圓周運(yùn)動時,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)動時,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 綜合題往往以圓周運(yùn)動和其他物理知識為背景,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。 ④為了避免在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動的過程中出現(xiàn)打點(diǎn)重疊,在電火花計時器與盤面保持良好接觸的同時,可以緩慢地將電火花計時器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動.則卡紙上打下的點(diǎn)的分布曲線不是一個圓,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@個題目用的是打點(diǎn)計時器,所以兩點(diǎn)之間的時間是0.02s,通過量角器量出圓心到兩點(diǎn)之間的角度,利用ω=θ/t。

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