《圓周運(yùn)動及應(yīng)用》PPT課件

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1、http:/ 圓周運(yùn)動作為一種特殊的曲線運(yùn)動，在高中物理中處于較重要的地位，是研究各種曲線運(yùn)動的基礎(chǔ)，圓周運(yùn)動與萬有引力定律相結(jié)合的應(yīng)用、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動、機(jī)械能守恒和轉(zhuǎn)化等知識有著密切的關(guān)系，本單元內(nèi)容是高中物理必備的基礎(chǔ)知識.從近年高考命題的發(fā)展趨勢看，涉及到圓周運(yùn)動的命題有可能出現(xiàn)的情況：考查有關(guān)圓周運(yùn)動基本概念和基礎(chǔ)知識的命題；在有關(guān)生活實(shí)踐方面探究性問題；圓周運(yùn)動同萬有引力、平拋運(yùn)動、機(jī)械能守恒和轉(zhuǎn)化相結(jié)合的命題；圓周運(yùn)動同電磁學(xué)相結(jié)合的命題. http:/ 一、描述圓周運(yùn)動的物理量1、線速度（v）描述圓周運(yùn)動的物體運(yùn)動 的物理量 。方向和半徑垂直，和圓周相切，是矢量?？炻笮?/p>

2、：v= s/t = (s是t時(shí)間內(nèi)通過的弧長)單位：m/s2、角速度() 描述物體繞圓心 的物理量() 中學(xué)不研究其方向轉(zhuǎn)動快慢大?。? /t = (是t時(shí)間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過的圓心角)單位：rad/s http:/ 3、周期T 、頻率f和轉(zhuǎn)速 n作圓周運(yùn)動的物體運(yùn)動一周所用的時(shí)間,叫周期；單位時(shí)間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，叫頻率。也叫轉(zhuǎn)速.即周期的倒數(shù). 大小：T= vr2 2= f1=4.v、T、f的關(guān)系frrTrv 22 http:/ 【例1】如圖所示裝置中，三個(gè)輪的半徑分別為r、2r、4r，b點(diǎn)到圓心的距離為r，求圖中a、b、c、d各點(diǎn)的線速度之比、角速度之比、加速度之比 abc d http

3、:/ 二、勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律定義：做圓周運(yùn)動的物體，若在相等的時(shí)間內(nèi)通過的圓弧長 ， 就是勻速圓周運(yùn)動相等運(yùn)動性質(zhì)：勻速圓周運(yùn)動是速度大小不變，方向時(shí)刻變化的變速曲線運(yùn)動，是加速度大小不變而方向時(shí)刻變化的變加速曲線運(yùn)動。即： F 合F向mahttp:/ 例、如圖.半圓形的光滑軌道槽豎直放置質(zhì)量為m的小物體由頂端從靜止開始下滑則物體在經(jīng)過槽底時(shí)，對槽底的壓力大小為( )A2mg B.3mg Cmg D5mg B http:/ 例、如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動，兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則 （ ）球A的角速度一定大于球

4、B的角速度球A的線速度一定大于球B的線速度球A的運(yùn)動周期一定小于球B的運(yùn)動周期球A對筒壁的壓力一定大于球B對筒壁的壓力B http:/ 例、如圖所示，用長為L的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則下列說法中正確的是A小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)所受的向心力一定為重力B小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力不可能為零C若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則其 在最高點(diǎn)的速率為D小球過最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力一定大于小球重力C D http:/ 例、如圖所示，一根長0.1m的細(xì)線，一端系著一個(gè)質(zhì)量為0.18kg的小球，拉住線的另一端，使球在光滑的水平桌面上作勻速圓周運(yùn)動，使小球的轉(zhuǎn)速很緩慢地增加，當(dāng)小球的轉(zhuǎn)速增加到

5、開始時(shí)轉(zhuǎn)速的3倍時(shí)，細(xì)線斷開，線斷開前的瞬間線的拉力比開始時(shí)大40N，求：（1）線斷開前的瞬間，線的拉力大小。（2）線斷開的瞬間，小球運(yùn)動的線速度。（3）如果小球離開桌面時(shí)做平拋運(yùn)動， 桌面高出地 面0.8m，求小球飛出后的落地點(diǎn)距桌邊的水平 距離。1、F45N 2、3、2m http:/ 例、如圖所示，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)相接，導(dǎo)軌半徑為R。一個(gè)質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右速度，當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍，之后向上運(yùn)動恰能完成半圓周運(yùn)動到達(dá)C點(diǎn)。（空氣阻力不計(jì)）求：（1）彈簧的彈力對物體做的功； （2）物

6、體從B點(diǎn)運(yùn)動至C點(diǎn)克服阻力做的功； （3）物體離開C點(diǎn)后落回水平面時(shí)的動能。1、W 彈=EKB=3mgR 2、W阻=0.5mgR3、EK=EKCEPC=2.5mgR。 http:/ 1內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成 ，與它們之間的距離r的 成反比2公式：F 其中G Nm2/kg2 叫引力常量3適用條件：公式適用于 間的相互作用也適 用于兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用，但此 時(shí)r是 間的距離，一個(gè)均勻球體與球外一個(gè) 質(zhì)點(diǎn)的萬有引力也適用，其中r為球心到 間 的距離二、萬有引力與航天正比平方6.671011質(zhì)點(diǎn)兩球質(zhì)點(diǎn) http:/ 4、由于地球

7、的自轉(zhuǎn)角速度很小，地球的自轉(zhuǎn)帶來的影響很小，因此在地球表面可以認(rèn)為： mg，故GMgR2，這是萬有引力定律應(yīng)用中經(jīng)常用到的“黃金代換式”5、距地面越高，物體的重力加速度越小，距地面高度為h處的重力加速度為g ，其中R為地球半徑，g為地球表面的重力加速度 http:/ 三、萬有引力定律的應(yīng)用 222 rvmrMmG rTm 224 rm 2 =maF萬=F向= http:/ 例、2008年9月27日“神舟七號”宇航員翟志剛順利完成出艙活動任務(wù)，他的第 一次太空行走標(biāo)志著中國航天事業(yè)全新時(shí)代的到來(如圖442所示)“神舟七號”繞地球做近似勻速圓周運(yùn)動，其軌道半徑為r，若另有一顆衛(wèi)星繞地球做勻速圓周

8、運(yùn)動的半徑為2r，則可以確定()A衛(wèi)星與“神舟七號”的加速度大小之比 為1 4B衛(wèi)星與“神舟七號”的線速度大 小之比為1C翟志剛出艙后不再受地球引力D翟志剛出艙任務(wù)之一是取回外掛的實(shí) 驗(yàn)樣品，假如不小心實(shí)驗(yàn)樣品脫手，則它做自由落體運(yùn)動A B http:/ 例如圖所示，是瑞士天體物理學(xué)家斯蒂芬妮尤德里(右)和日內(nèi)瓦大學(xué)天文學(xué)家米歇爾邁耶（左）拿著一張新繪制的天體運(yùn)動圖片，圖片上顯示的是在紅矮星581（圖片右上角較大的天體）周圍的行星系統(tǒng)。代號“581c”的行星，正圍繞紅矮星581運(yùn)行?，F(xiàn)已測出“581c”的質(zhì)量約是地球的6.4倍，其表面重力加速度是地球表面重力加速度的1.6倍，則該行星的半徑和地

9、球的半徑之比為（ ）A2 1 B1 1 C1 2 D無法確定A http:/ 例.（2010諸城模擬）2008年9月我國成功發(fā)射了“神州七號”載人飛船。為了觀察“神舟七號”的運(yùn)行和宇航員艙外活動情況，飛船利用彈射裝置發(fā)射一顆“伴星”。伴星經(jīng)調(diào)整后，和“神舟七號”一樣繞地球做勻速圓周運(yùn)動，但比“神舟七號”離地面稍高一些，如圖所示，那么（ ）A伴星的運(yùn)行周期比“神舟七號”稍大一些B伴星的運(yùn)行速度比“神舟七號”稍大一些C伴星的運(yùn)行角速度比“神舟 七號”稍大一些D伴星的向心加速度比“神舟 七號”稍大一些A http:/ 例、近年來，人類發(fā)射的多枚火星探測器已經(jīng)相繼在火星上著陸，正在進(jìn) 行著激動人心的科

10、學(xué)探究，為我們將來登上火星、開發(fā)和利用火星資源奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)如果火星探測器環(huán)繞火星做“近地”勻速圓周運(yùn)動，并測得該運(yùn)動的周期為T，則火星的平均密度的表達(dá)式為(k為某個(gè)常數(shù))()A BkT CkT2 DD http:/ 例、（2010瀏陽模擬）宇航員在月球表面完成下面實(shí)驗(yàn)：在一固定的豎直光滑圓弧軌道內(nèi)部的最低點(diǎn)，靜止一質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）如圖示，當(dāng)給小球水平初速度v0時(shí)，剛好能使小球在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動。已知圓弧軌道半徑為r，月球的半徑為R，萬有引力常量為G。若在月球表面上發(fā)射一顆環(huán)月衛(wèi)星，則衛(wèi)星的線速度為多大？Rr rvv 550min http:/ 例、（ 2010濰坊模擬）

11、宇宙飛船在靠近某星球表面環(huán)繞飛行時(shí)，已測得其環(huán)繞周期為T.當(dāng)飛船停靠在該星球上后，地面指揮部下令該宇航員利用隨身攜帶的秒表、米尺、鋼球,粗測該星球質(zhì)量.宇航員在該星球表面將一個(gè)鋼球從高h(yuǎn)處靜止釋放，記錄下落時(shí)間t和高度h(已知萬有引力常量為G),請你用所測物理量估算該星球的質(zhì)量. 64432 tGThM http:/ 例、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，廣寒宮中的嫦娥不再寂寞，古老的月球即將留下中華兒女的足跡航天飛機(jī)將作為能往返于地球與太空、可以重復(fù)使用的太空飛行器，備受人們的喜愛宇航員現(xiàn)欲乘航天飛機(jī)對在距月球表面高h(yuǎn)處的圓軌道上運(yùn)行的月球衛(wèi)星進(jìn)行維修(已知月球半徑為R，月球表面的重力加速度為gm

12、，計(jì)算過程中可不計(jì)地球引力的影響，計(jì)算結(jié)果用h、R、gm、T0等表示)試根據(jù)你所學(xué)的知識回答下列問題：(1)維修衛(wèi)星時(shí)航天飛機(jī)的速度應(yīng)為多大？(2)已知月球自轉(zhuǎn)周期為T 0，則該衛(wèi)星每天可繞月球 轉(zhuǎn)幾圈？http:/ 四、三種宇宙速度1、第一宇宙速度這是物體繞地球做圓周運(yùn)動的最小發(fā)射速度，若7.9 km/s v11.2 km/s，物體繞_運(yùn)行.地球(環(huán)繞速度)2、第二宇宙速度 (脫離速度)這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若11.2 km/s v16.7 km/s，物體繞 _ 運(yùn)行 太陽http:/ 3、第三宇宙速度(逃逸速度)這是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，若v 16.7 km

13、/s，物體將掙脫_ 飛到太陽系外.太陽引力的束縛 http:/ 五、同步衛(wèi)星1軌道平面一定：軌道平面與 共面赤道平面2周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期 ，即T . 角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度 相同24 h相同4高度一定：由 同步衛(wèi)星離地面的 高度h 3.6107 m. http:/ 例.（2010錦州模擬）假設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，則（ ）A同步衛(wèi)星運(yùn)行速度是第一宇宙速度的 倍B同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是第一宇宙速度的 倍C同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是地球赤道上物體隨地 球自轉(zhuǎn)速度的n倍D同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是第一宇宙速度的 倍n1 n1nB C http:/ 例.（2010青陽模擬）如圖為一質(zhì)量為m

14、的衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的橢圓軌道，其中A為近地點(diǎn)，距離地心為R1；B為遠(yuǎn)地點(diǎn)，距離地心為R2。若已知衛(wèi)星在近地點(diǎn)的速度為v1，遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度為v2，則：（1）求衛(wèi)星從A運(yùn)動到B萬有引力做的功（2）衛(wèi)星在A、B處的加速度之比1、 2 22 11 12 2W mv mv RRaa 212221 2、http:/ 例.（2010濟(jì)南模擬）我國自主研制的“神七”載人飛船于2008年9月25日21時(shí)10分04秒，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。第583秒火箭將飛船送到近地點(diǎn)200km，遠(yuǎn)地點(diǎn)350km的橢圓軌道的入口，箭船分離。21時(shí)33分變軌成功，飛船進(jìn)入距地球表面約343km的圓形預(yù)定軌道，繞行一周約90分鐘，關(guān)于“神七”載人飛船在預(yù)定軌道上運(yùn)行時(shí)下列說法中正確的是（ ）A“神七”載人飛船可以看作是地球的一顆同步衛(wèi)星B飛船由于完全失重，飛船中的宇航員不再受到重 力的作用C當(dāng)飛船要離開圓形軌道返回地球時(shí)，要啟動助推 器讓飛船速度增大D飛船繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的 角速度大D http:/