江蘇省2019版高中物理學業(yè)水平測試復習 第五章 曲線運動 第14講 向心力 圓周運動的應用學案 必修2.doc

第14講 向心力 圓周運動的應用緊扣考綱 考情再現(xiàn)測試內(nèi)容測試要求2018年2017年2016年2015年2014年向心力C27142627考點一向心力(1)定義：做圓周運動的物體所受到的沿著半徑指向_的合力，叫做向心力(2)特點：方向總是與線速度的方向_，沿半徑指向_，方向時刻在_，所以向心力是_力(3)大?。篎n_(用線速度表示)Fn_(用角速度表示)Fn_(用周期表示)(4)向心力的作用效果：向心力總是指向圓心，而線速度是沿圓周的切線方向，故向心力始終與線速度垂直，其作用效果只是改變物體速度的_，而不改變速度的_特別提醒向心力來源：向心力是按力的效果來命名的，向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力如：水平圓盤上跟圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動的物體和勻速轉(zhuǎn)彎的汽車，其所受的摩擦力提供向心力例1(2018如皋學測模擬)如圖1所示，一人騎自行車以速度v通過一半圓形的拱橋頂端時，關(guān)于人和自行車受力的說法正確的是()圖1A人和自行車的向心力就是它們受的重力B人和自行車受到重力、支持力、牽引力、摩擦力和向心力的作用C人和自行車的向心力是它們所受重力和支持力的合力，方向指向圓心D人和自行車受到重力、支持力、牽引力、摩擦力和離心力的作用易錯辨析向心力是根據(jù)效果命名的，受力分析時不分析例2(2010江蘇學測)某同學為感受向心力的大小與哪些因素有關(guān)，做了一個小實驗：繩的一端拴一小球，手牽著在空中甩動，使小球在水平面內(nèi)做圓周運動(如圖2所示)則下列說法正確的是()圖2A保持繩長不變，增大角速度，繩對手的拉力將不變B保持繩長不變，增大角速度，繩對手的拉力將增大C保持角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將不變D保持角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將減小考點二生活中的圓周運動(1)火車轉(zhuǎn)彎時，向心力來源于鐵軌對火車的_力與火車_力的合力(2)拱(凹)形橋設汽車質(zhì)量為m，橋面圓弧半徑為r，汽車過橋面最高點(或最低點)時的速度為v，汽車所受支持力為FN.汽車過拱形橋最高點時，由向心力公式有_m，此時FN_(填“>”“”或“<”)mg.當v_時，F(xiàn)N0，汽車將脫離橋面，容易發(fā)生危險汽車過凹形橋最低點時，由向心力公式有_m.此時，F(xiàn)N_(填“>”“”或“<”)mg，汽車容易爆胎(3)航天器中的失重現(xiàn)象在任何關(guān)閉了發(fā)動機又不受阻力的飛行器中，都是一個_的環(huán)境(4)離心運動當合外力突然為零，物體就沿_飛去當合力不足以提供向心力時，物體也會逐漸_例3(2018無錫學測模擬)洗衣機的脫水桶如圖3所示，在甩干衣服時，脫水桶繞豎直軸高速轉(zhuǎn)動，衣服緊貼脫水桶側(cè)壁隨之轉(zhuǎn)動，則衣服做圓周運動的向心力由()圖3A衣服所受的靜摩擦力提供B衣服所受重力和摩擦力的合力提供C衣服對桶蓋壁的彈力提供D桶壁對衣服的彈力提供例4(2018無錫學測模擬)一輛小汽車在如圖4所示的路面上快速行駛，途經(jīng)圖示的A、B位置時，對路面的壓力和它的重力的關(guān)系是()圖4A在A處時對路面的壓力小于它的重力B在A處時對路面的壓力大于它的重力C在B處時對路面的壓力小于它的重力D在B處時對路面的壓力等于它的重力考點三圓周運動的綜合問題(1)圓周運動的解題步驟明確研究對象受力分析，畫出受力示意圖明確圓周運動的軌跡、半徑及圓心位置對物體受力沿圓心方向合成或分解根據(jù)牛頓運動定律和圓周運動的運動學公式列方程，求解(2)豎直面內(nèi)的圓周運動如圖5甲和乙所示，在豎直面內(nèi)做圓周運動的小球，通過最高點時，由牛頓第二定律mgFNm.小球剛能到達最高點時，F(xiàn)N0，此時小球通過最高點需要的最小速度vmin：圖5如圖丙所示，小球過最高點時：a小球速度v0時，輕桿對小球的支持力大小為mg；b小球速度0<v<時，輕桿對小球的彈力是支持力，背離圓心；c小球速度v時，輕桿對小球的作用力為零；d小球速度v>時，輕桿對小球的彈力是拉力，指向圓心例5一輛汽車勻速率通過一座圓弧形拱橋后，接著又以相同速率通過一圓弧形凹形橋設兩圓弧半徑相等，汽車通過拱橋橋頂時，對橋面的壓力F1為車重的一半汽車通過圓弧形凹形橋的最低點時，對橋面的壓力為F2.求F1與F2之比例6如圖6所示，過山車的軌道可視為豎直平面內(nèi)半徑為R的圓軌道質(zhì)量為m的游客隨過山車一起運動，當游客以速度v經(jīng)過圓軌道的最高點時()圖6A處于超重狀態(tài)B向心加速度方向豎直向下C速度v的大小一定為D座位對游客的作用力為m1.(2016江蘇學測)如圖7所示，長為L的細線一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球小球在豎直平面內(nèi)擺動，通過最低點時的速度為v，則此時細線對小球拉力的大小為()圖7Amg BmCmgm Dmgm2(2015江蘇學測)如圖8所示，小球通過細線繞圓心O在光滑水平面上做勻速圓周運動已知小球質(zhì)量m0.40 kg，線速度大小v1.0 m/s，細線長L0.25 m，求：圖8(1)小球的動能Ek；(2)小球的角速度大??；(3)細線對小球的拉力大小F.3(2014江蘇學測)“魔盤”是一種神奇的游樂設施，它是一個能繞中心軸轉(zhuǎn)動的帶有豎直側(cè)壁的大型轉(zhuǎn)盤，隨著“魔盤”轉(zhuǎn)動角速度的增大，“魔盤”上的人可能滑向盤的邊緣如圖9所示，質(zhì)量為m的人(視為質(zhì)點)坐在轉(zhuǎn)盤上，與轉(zhuǎn)盤中心O相距r.轉(zhuǎn)盤的半徑為R，人與盤面及側(cè)壁間的動摩擦因數(shù)均為，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.圖9(1)當轉(zhuǎn)盤的角速度大小為0時，人未滑動，求此時人的線速度大小v.(2)求人與轉(zhuǎn)盤發(fā)生相對滑動時轉(zhuǎn)盤的角速度大小應滿足的條件(3)當人滑至“魔盤”側(cè)壁處時，只要轉(zhuǎn)盤的角速度不小于某一數(shù)值m，人就可以離開盤面，貼著側(cè)壁一起轉(zhuǎn)動有同學認為，m的大小與人的質(zhì)量有關(guān)，你同意這個觀點嗎？請通過計算說明理由答案精析考點突破考點一(1)圓心(2)垂直圓心改變變(3)mm2rmr(4)方向大小例1C重力與支持力的合力提供向心力，方向指向圓心例2B考點二(1)支持重(2)mgFN<FNmg>(3)完全失重(4)切線方向遠離圓心例3D桶壁對衣服的彈力指向圓心提供向心力例4AA、B兩處合力指向圓心，A處重力大于支持力，B處支持力大于重力考點三例513解析汽車過圓弧形橋的最高點(或最低點)時，由重力與橋面對汽車的支持力的合力提供向心力汽車過圓弧形拱橋的最高點時，由牛頓第三定律可知，橋面對汽車的支持力與汽車對橋面的壓力大小相等，所以由牛頓第二定律可得GF1同樣，汽車過圓弧形凹形橋的最低點時，有F2G又因F1聯(lián)立解得F1F213.例6B游客經(jīng)過最高點時，向心加速度方向豎直向下，處于失重狀態(tài)，所以A錯誤，B正確由mgFNm在最高點的最小速度為，作用力為mgm，所以C、D項錯誤真題演練1C2見解析解析(1)小球動能Ekmv20.20 J(2)由vL得4.0 rad/s(3)細線對小球的拉力提供向心力，由牛頓第二定律得Fm0.40 N1.60 N3(1)r0(2)> (3)見解析解析(1)線速度vrr0(2)由mg<m2r得> .(3)不同意由FNmm2R和FNmg得m ，則m與人的質(zhì)量無關(guān)