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1、2022年高二物理暑期輔導班 課題五 圓周運動教學案(無答案)
【走進考場】
1. 勻速圓周運動: 物體沿著圓周運動,并且線速度的大小 ,勻速圓周運動是 大小不變的 運動.
2. 描述勻速圓周運動的物理量:
(1) :物體通過的 與所用的 比值,符號為 ,表達式為 ,單位為 .
(2) 角速度: 物體與圓心的連線掃過的 與 的比值,符號為 ,表達式為 ,單位為 .
(3) 周期、頻率: 運動 所用的時間叫周期,用符號 表示,
2、單位為 ;質(zhì)點在內(nèi)繞圓心轉(zhuǎn)過的 叫頻率,用符號 表示,單位為 .
(4) 轉(zhuǎn)速: 單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的 ,符號為 ,單位為 .
(5) 各物理量之間的關(guān)系 .
3. 向心加速度:做勻速圓周運動的物體指向圓心的加速度.公式為 或 .其物理意義為描述某點線速度方向改變的 .
4. 向心力:做勻速圓周運動的物體受到的指向圓心的力.公式為 或 .向心力的方向總是沿半徑指向
3、圓心,方向時刻改變,所以向心力是 .
【學習目標】
1.認識向心加速度的概念;能用向心加速度的公式進行計算。理解向心力的概念;能運用向心力公式。
2.能分析圓周運動和直線運動結(jié)合的問題。 能對臨界問題進行分析。能對連接體問題進行分析.
3.能分析生活中常見的圓周運動的向心力來源。
a
b
c
d
【方法探究】
要點一:皮帶(齒輪)傳動類問題分析
例1如圖所示裝置中,三個輪的半徑分別為r、2r、4r,b點到圓心的距離為r,求圖中a、b、c、d各點的線速度之比、角速度之比、加速度之比。
【同步練習】如圖所示為一皮帶傳動裝置
4、.左輪半徑為4r,右輪半徑為r,a、b分別是左、右輪邊緣上的點,c點到左輪圓心的距離為2r,若傳動過程中皮帶不打滑,則
A. a、b點的向心加速度大小相等
B. a、b點的角速度大小之比為4∶1
C. a、c點的線速度大小相等
D. b、c點的向心加速度之比為8∶1
例2如圖所示,半徑為r的圓桶繞中心軸OO‘勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,一小塊質(zhì)量為m的小滑塊,靠在圓桶內(nèi)壁與圓桶保持相對靜止,求小滑塊對桶的摩擦力和壓力大小各為多少?
【同步練習】如圖所示,小物體m與水平圓盤保持相對靜止,隨盤一起做勻速圓周運動,則小物體的受力情況是
A. 受重力、支持力、靜摩擦
5、力和向心力的作用
B. 摩擦力的方向始終指向圓心O
C. 重力和支持力是一對平衡力
D. 摩擦力是使物體做勻速圓周運動的向心力
例3用長L=0.5米的細繩,一端拴一質(zhì)量m=1千克的小球,另一端固定在離水平桌高h=O.3米的0點上,使小球在光滑桌面上做勻速圓周運動(圖)。如果運動速率v=1.2米/秒,求此時繩對球的拉力與球?qū)ψ烂娴膲毫?。為使小球不離開桌面做圓周運動,它的速率不能超過多大?
【同步練習】小球做圓錐擺時細繩長L,與豎直方向成θ角,求小球做勻速圓周運動的角速度ω。
例4長L=0.5 m質(zhì)量可忽略的細桿,其一端可繞O點在
6、豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,另一端固定著一個物體A.A的質(zhì)量為m=2 kg,當A通過最高點時,如圖所示,求在下列兩種情況下桿對小球的力:
(1)A在最低點的速率為 m/s;
(2)A在最低點的速度為6 m/s.
【同步練習】雜技演員在做水流星表演時,用繩系著裝有水的水桶,在豎直平面內(nèi)做圓周運動,若水的質(zhì)量m=0.5 kg,繩長l=60cm,求:
(1)最高點水不流出的最小速率,
(2)水在最高點速率v=3 m/s時,水對桶底的壓力
【例5】如圖所示,半徑為R,內(nèi)徑很小的光滑半圓管道豎直放置,質(zhì)量為m的小球以某一速度進入管內(nèi),小球通過最
7、高點P時,對管壁的壓力為0.5mg.求:
(1)小球從管口飛出時的速率;
(2)小球落地點到P點的水平距離
【同步練習】水平光滑直軌道ab與半徑為R的豎直半圓形光滑軌道bc相切,一小球以初速度v0沿直軌道向右運動,如圖20所示,小球進入半圓形軌道后剛好能通過c點,然后小球做平拋運動落在直軌道上的d點,則下列說法錯誤的是( )
A.小球到達c點的速度為
B.小球到達b點時對軌道的壓力為5mg
C.小球在直軌道上的落點d與b點距離為2R
D.小球從c點落到d點所需時間為
【效果評估】
1.如圖所示,細桿的一端與一小球相連,可繞過O點的水平軸自由轉(zhuǎn)動
8、.現(xiàn)給小球一初速度,使它做圓周運動,圖中a、b分別表示小球軌道的最低點和最高點,則桿對球的作用力可能是( )
A. a處為拉力,b處為拉力
B. a處為拉力,b處為推力
C. a處為推力,b處為拉力
D. a處為推力,b處為推力
2.如圖所示,小物塊位于半徑為R的半圓柱形物體頂端,若給小物塊一水平速度v0=,則物塊( )
A.立即做平拋運動
B.落地時水平位移為R
C.落地速度大小為2
D.落地時速度方向與地面成60°角
B
A
3.如圖所示,固定的錐形漏斗內(nèi)壁是光滑的,內(nèi)壁上有兩個質(zhì)量相等的小球A和B,在各自不同的水平布做勻速圓周運動,以下說法正確
9、的是( )
A. VA>VB B. ωA>ωB
C. aA>aB D.壓力FNA>FNB
4.如圖所示,質(zhì)量為 m 的小球固定在長為 L 的細桿的一端,繞細桿的另一端O在豎直平面內(nèi)做
圓周運動,球轉(zhuǎn)到最高點時線速度的大小為此時( )
A. 桿受到的拉力 B. 桿受到的壓力
C. 桿受到的拉力 D. 桿受到的壓力
5.如圖所示,一根長0.1?。淼募毦€,一端系著一個質(zhì)量是0.18?。耄绲男∏颍【€的另一端,使球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運動.當小球的轉(zhuǎn)速增加到原轉(zhuǎn)速的3倍時,細線斷裂,這時測得線的拉力比原來大40 N.小球?qū)⒋怪庇谧烂骘w出去,求:(g取10m/s2)
(1)線斷裂的瞬間線的拉力.
(2)這時小球運動的線速度.
(3)如果桌面高出地面0.8m,線斷后小球飛出去的落地點離桌邊的水平距離.