高考物理一轮复习讲义 第2讲 圆周运动的基本规律及应用

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1、第2讲　圆周运动的基本规律及应用一、描述圆周运动的物理量物理量物理意义定义、公式、单位线速度描述物体沿切向运动的快慢程度①物体沿圆周通过的弧长与时间的比值②v＝③单位：m/s④方向：沿圆弧切线方向角速度描述物体绕圆心转动的快慢①连接运动质点和圆心的半径扫过的角度与时间的比值②ω＝③单位：rad/s周期和转速描述匀速圆周运动的快慢程度①周期T：物体沿圆周运动一周所用的时间，公式T＝，单位：s②转速n：物体单位时间内所转过的圈数，单位：r/s、r/min向心加速度描述速度方向变化快慢的物理量①大小：an＝＝ω2·r②方向：总是沿半径指向圆心，方向时刻变化③单位：m/s2v、ω、T、

2、n、a的相互关系v＝ωr＝a＝＝ω2r＝ω·v＝2·r二、向心力1．定义：做圆周运动的物体受到的指向圆心方向的合外力，只改变线速度方向，不会改变线速度的大小．2．大小：F向＝ma向＝m＝mRω2＝mR2＝mR(2πf)2.3．方向：总指向圆心，时刻变化，是变力．4．向心力的向心力是按效果来命名的，对各种情况下向心力的来源要明确．三、匀速圆周运动和非匀速圆周运动1．匀速圆周运动(1)运动特点：线速度的大小恒定，角速度、周期和频率都恒定不变的圆周运动．(2)受力特点：合外力完全用来充当向心力．向心力(向心加速度)大小不变、方向时刻指向圆心(始终与速度方向垂直)，是变力．(3)运动性

3、质：变加速曲线运动(加速度大小不变、方向时刻变化)．2．变速圆周运动(非匀速圆周运动)(1)运动特点：线速度大小、方向时刻在改变的圆周运动．(2)受力特点：变速圆周运动的合外力不指向圆心，合外力产生两个效果(如图所示)．①沿半径方向的分力Fn：此分力即向心力，产生向心加速度而改变速度方向．②沿切线方向的分力Fτ：产生切线方向加速度而改变速度大小．(3)运动性质：变加速曲线运动(加速度大小、方向都时刻变化)．四、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或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动．2．本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿

4、着圆周切线方向飞出去的倾向．3．受力特点：(1)当F＝mrω2时，物体做匀速圆周运动；(2)当F＝0时，物体沿切线方向飞出；(3)当F

5、运动的物体，所受合力一定等于向心力D．做匀速圆周运动的物体，一定是所受的合外力充当向心力解析：向心力始终指向圆心，所以方向是时刻变化的；做匀速圆周运动的物体，所受合力才等于向心力．答案：AD3．汽车在公路上行驶一般不打滑，轮子转一周，汽车向前行驶的距离等于车轮的周长．某国产轿车的车轮半径约为30cm，当该型号的轿车在高速公路上行驶时，驾驶员面前速率计的指针指在“120km/h”上，可估算出该车轮的转速约为(　　)A．1000r/s　　　　B．1000r/minC．1000r/hD．2000r/s解析：　由公式ω＝2πn，v＝ωr＝2πrn，其中r＝30cm＝0.3m，v＝120

6、km/h＝m/s，代入公式得n＝r/s，约为1000r/min.答案：B4.(·山西高三月考)荡秋千是儿童喜爱的运动，当秋千荡到最高点时小孩的加速度方向可能是(　　)A．1方向　　　B．2方向C．3方向D．4方向解析：小孩在最高点时速度为零，由a＝可知，此时的向心加速度为零，小球只沿切线方向加速，切向加速度不为零，所以在最高点时小孩的加速度方向为2方向，B选项正确．答案：B5．一种新型高速列车转弯时，车厢会自动倾斜，提供转弯需要的向心力；假设这种新型列车以360km/h的速度在水平面内转弯，弯道半径为1.5km，则质量为75kg的乘客在列车转弯过程中所受到的合力为(　　)A．5

7、00NB．1000NC．500ND．0答案：A对公式v＝rω和an＝＝rω2的理解(1)由v＝rω知，r一定时，v与ω成正比；ω一定时，v与r成正比；v一定时，ω与r成反比．(2)由an＝＝rω2知，在v一定时，an与r成反比；在ω一定时，an与r成正比．如图所示是一个玩具陀螺．A、B和C是陀螺上的三个点．当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是(　　)A．A、B和C三点的线速度大小相等B．A、B和C三点的角速度相等C．A、B的角速度比C的大D．C的线速度比A、B的大解