高中物理《B 圆周运动的应用》微课精讲+知识点+教案课件+习题

语文	数学	英语	物理	化学
生物	史地	政治	道德与法治
美术	音乐	科学	全部课程 ↓

知识点：

知识点

1、圆周运动  线速度  角速度  向心加速度

质点运动轨迹为一个圆，即质点做圆周运动。

线速度：物体在某时间内通过的弧长与所用时间的比值，其方向在圆周的切线方向上。

表达式：

角速度：物体在某段时间内通过的角度与所用时间的比值。

表达式：，其单位为弧度每秒，。

周期：匀速运动的物体运动一周所用的时间。

频率：，单位：赫兹（H_Z）

线速度、角速度、周期间的关系：

。

2、匀速圆周运动  向心力

质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度都相等，这种运动就叫做匀速圆周运动。注意匀速圆周运动不是匀速运动，是曲线运动，速度方向不断变化。

做匀速圆周运动的物体，加速度方向指向圆心，这个加速度叫向心加速度。

大小：

方向：指向圆心。

向心加速度是描述匀速圆周运动中物体线速度变化快慢的物理量

向心力即产生向心加速度的力。

向心力的方向：指向圆心，与线速度的方向垂直。

向心力的大小：做匀速圆周运动所需的向心力的大小为

向心力的作用：只改变速度的方向，不改变速度的大小。

向心力是效果力。在对物体进行受力分析时，不能认为物体多受了个向心力。向心力是物体受到的某一个力或某一个力的分力或某几个力的合力。

3、生活中的圆周运动

火车要规定转弯速度  汽车过拱形桥，在凸形桥的最高点速度V≤

航天器中的失重现象  离心运动 F＜

重点、难点解析

1、竖直平面内的圆周运动问题分析

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）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：

① 临界条件：小球到达最高点时绳子的拉力（或轨道的弹力）刚好等于零，小球的重力提供做圆周运动的向心力。即。

上式中的是小球通过最高点的最小速度，通常叫临界速度＝。

② 能过最高点的条件：>（此时绳或轨道对球产生拉力F或压力F_N）。

③ 不能过最高点的条件：<（实际上球还没有到最高点就脱离了轨道）。

（2）如图所示，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：

① 临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能达到最高点的临界速度＝0

② 图甲所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力的情况：

当＝0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力F_N，其大小等于小球的重力，即F_N＝mg。

当0 <<时，杆对小球的支持力的方向竖直向上，大小随速度的增大而减小，其取值范围是：mg > F_N > 0。

当=时，F_N＝0。

当＞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。

③ 图乙所示的小球过最高点时，光滑硬管对小球的弹力情况：

＝0时，管的内壁下侧对小球有竖直向上的支持力F_N，其大小等于小球重力，即F_N =mg。

当0＜v＜时，管的内壁下侧对小球有竖直向上的支持力F_N，大小随速度的增大而减小，其取值范围是mg > F_N > 0。

当＝时，F_N＝0。

当>时，管的内壁上侧对小球有竖直向下指向圆心的压力，其大小随速度的增大而增大。

2、临界问题

圆周运动中的临界问题的分析与求解方法不只是竖直平面内的圆周运动中存在临界问题，其他许多问题中也有临界问题。对这类问题的求解一般都是先假设某量达到最大、最小的临界情况，从而建立方程求出。

视频教学：

练习：

1．两个质量相同的小球，在同一水平面内做匀速圆周运动，悬点相同，如图所示，A运动的半径比B的大，则(　　)

A．A所需的向心力比B的大

B．B所需的向心力比A的大

C．A的角速度比B的大

D．B的角速度比A的大

2．如图所示，质量为m的小球固定在长为l的细轻杆的一端，绕轻杆的另一端O在竖直平面内做圆周运动．球转到最高点A时，线速度大小为gl2)，此时(　　)

A．杆受到12mg的拉力

B．杆受到12mg的压力

C．杆受到32mg的拉力

D．杆受到32mg的压力

3．A、B两小球都在水平地面上做匀速圆周运动，A球的轨道半径是B球轨道半径的2倍，A的转速为30 r/min，B的转速为15 r/min.则两球的向心加速度之比为(　　)

A．1∶1　　   B．2∶1

C．4∶1     D．8∶1

4.如图所示，一根轻杆(质量不计)的一端以O点为固定转轴，另一端固定一个小球，小球以O点为圆心在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，当小球运动到图中位置时，轻杆对小球作用力的方向可能(　　)

A．沿F₁的方向

B．沿F₂的方向

C．沿F₃的方向

D．沿F₄的方向

5．如图所示，某公园里的过山车驶过轨道的最高点时，乘客在座椅里面头朝下，身体颠倒，若轨道半径为R，人体重为mg，要使乘客经过轨道最高点时对座椅的压力等于自身的重力，则过山车在最高点时的速度大小为(　　)

A．0     B．.gR

C.2gR     D.3gR

6．如图所示，两个水平摩擦轮A和B传动时不打滑，半径R_A＝2R_B，A为主动轮．当A匀速转动时，在A轮边缘处放置的小木块恰能与A轮相对静止．若将小木块放在B轮上，为让其与轮保持相对静止，则木块离B轮转轴的最大距离为(已知同一物体在两轮上受到的最大静摩擦力相等)(　　)

A.RB4

B.RB2

C．R_B

D．B轮上无木块相对静止的位置

7．如图所示，圆盘绕过圆心且垂直于盘面的轴匀速转动，其上有a、b、c三点，已知Oc＝12Oa，则下列说法中正确的是(　　)

A．a、b两点线速度相同

B．a、b、c三点的角速度相同

C．c点的线速度大小是a点线速度大小的一半

D．a、b、c三点的运动周期相同

8．如图所示，一小物块以大小为a＝4 m/s²的向心加速度做匀速圆周运动，半径R＝1 m，则下列说法正确的是(　　)

 A．小物块运动的角速度为2 rad/s

B．小物块做圆周运动的周期为π s

C．小物块在t＝π4 s内通过的位移大小为π20 m

D．小物块在π s内通过的路程为零

9．如图为2014年索契冬奥会上，佟健拉着庞清在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为G的庞清做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算庞清(　　)

A．受到的拉力约为3G   B．受到的拉力约为2G

C．向心加速度约为3g     D．向心加速度约为3g

10．如图所示，用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是(　　)

A．小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力

B．小球在最高点时绳子的拉力不可能为零

C．若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为gl

D．小球过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力

课件：

教案：

一、教材、学情分析并确定教学目标：

1、圆周运动实例分析在教材的地位、作用和特点：

从前后联系来看，有利于巩固学生对曲线运动的认识，有利于强化学生应用牛顿定律解题。这一节内容起到承上启下的作用，在万有引力、电场、磁场中，有大量的关于圆周运动的命题，每年高考都有圆周运动的相关命题。

2、学情分析： 在本节课之前，学生已有了圆周运动的初步知识，学生一般能较熟练地应用牛顿定律解题，这就从理论上进行圆周运动的向心力来源分析奠定了比较坚实的基础。

3、本节课的教学目标：

（1）通过实例分析让学生自主得出作圆周运动都需要一个指向圆心方向的合外力。

（2）在教师引导下通过受力分析能找到生活实例中作圆周运动的物体的向心力来源。

（3）通过实例分析让学生知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。

重点难点：向心力来源的实例分析。

情感态度与价值观：学生在生活实例分析中感悟理论联系实际、学以致用的观点。

二、探究并设计适合本节教学的教法、学法：

1、设计教法：

（1）情景导学法：引入新课教学中创设问题情境，激发学习兴趣，调动学生的内在学习动力，促使学生积极主动学习；

（2）目标导学法：让在学生在学前明确学习目标，学有方向，才能有的放矢，促使学生积极探索、发现；

（3）实验演示法：学生通过参与实验操作、讨论分析实验现象，推理其内在的本质；

（4）比较法：通过新旧对比，启发学生认识并获得新知等。最大限度地调动学生积极参与教学活动。充分体现“教师主导，学生主体”的教学原则。  本节课采用了演示法和讲授法相结合的启发式综合教学方法。教师边演示边让学生分折解题思路，充分调动学生的积极性和主动性。

2、设计学法：观察法，归纳法，阅读法，推理法 。教学生用较简单的器材做实验，以发挥实验效益，提高教学效果的方法。通过设疑，启发学生思考。

三、设计教学流程：

四、具体教学过程设计：

创设情景：（教学PPT录像）在日常生活中有很多圆周运动的实例：骑自行车转弯，汽车、火车转弯等都是圆周运动或圆周运动的一部分，这些运动的向心力的来源是什么？这节课我们就来讨论在具体的问题中向心力的来源？

实例分析一（匀速圆周运动）：

1、小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。（实验）

（1）向心力的来源      （2）向心力的特点？

2、圆锥摆。知道解决圆周运动问题的基本思路：

①明确研究对象②确定轨迹找圆心和半径。③受力分析，找向心力来源。④根据牛顿定律列式求解。⑤对结果进行必要的讨论。 

3、火车转弯。

小结：对匀速圆周运动而言，圆周运动的向心力始终指向圆心（可以是一个力或几个力的合力）

实例分析二（变速圆周运动最高点和最低点）：

4、汽车过拱桥。（学生看书自学）

在各种公路上拱形桥是常见的，质量为m的汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为R，分析汽车通过桥的最高点时对桥面的压力。

（1）当汽车在桥面上运动过最高点时，重力G和桥的支持力N在一条直线上，它们的合力是使汽车做圆周运动的向心力F_向。

F向=G－N=mv2/R         N＝G－mv2/R<g< span="">      车对桥的压力:N\\\\'=N</g<>

问题：压力小于重力什么现象？

根据上面的分析可以看出：汽车行驶的速度越大对桥面的压力越小，试分析一下，当汽车的速度不断增大时会有什么现象发生呢？（当汽车的速度增大到mv2/R=mg 即V= 时，汽车在桥顶只受重力G，又具水平速度V，因此开始做平抛运动。）

（2）试分析汽车过凹形桥时对桥的压力。是超重还是失重现象？

实例分析三、拓展练习与思考题：

5．如图，细杆的一端与一小球相连，可绕过Ｏ点的水平轴自由转动．现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中ａ、ｂ分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是

①   ａ处为拉力，ｂ处为拉力

②   ａ处为拉力，ｂ处为推力

③   ａ处为推力，ｂ处为拉力

④   ａ处为推力，ｂ处为推力

6、小球过最高点的条件探究。

7、过山车（实验演示）。

问题：通过受力分析指出向心力的来源。得出最高点过山车的条件。

8、巩固练习：如图，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m 的小球，顶角为2θ，当圆锥和球一起以角速度ω匀速转动，球压紧椎面，则此时张力是多少？若小球离开锥面，则小球的角速度至少为多少？

小结：圆周运动问题实质是牛顿定律的在曲线运动中的应用。解决圆周运动问题的关键是对作圆周运动的物体进行受力分析，找到指向圆心的合力（可以是一个力或几个力的合力）即向心力。

高中教师备课+学生预习推荐：

高中化学(微课+课件+教案+考点)汇总

图文来自网络，版权归原作者，如有不妥，告知即删

点击阅读原文下载全册PPT课件教案习题整套资料