高中物理 《匀速圆周运动》学案1 粤教版必修2

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1、圆周运动双基铺路一、圆周运动及分类1.定义我们把运动轨迹为圆周的运动称为圆周运动.2.分类(1)匀速圆周运动:物体在圆周上运动，在任意相等的时间内通过的圆弧长度相等，其速度的大小不变.(2)非匀速圆周运动:物体在圆周上运动，在相等的时间内通过的圆弧长度不相等，其速度的大小时刻发生变化.二、匀速圆周运动1.描述匀速圆周运动的物理量(1)线速度①物理意义:描述质点沿圆弧运动快慢的物理量.②大小:(s是t时间内通过的弧长).③方向:沿圆周的切线方向，线速度方向时刻变化.(2)角速度①物理意义:描述质点绕圆心转动快慢的物理量.②大小:(φ是t时间内物体与圆

2、心连线转过的弧度).(3)周期T、频率f和转速n①周期:做圆周运动的物体运动一周所用的时间，叫周期.②频率:做圆周运动的物体在单位时间内完成的完整圆周运动的个数，称为频率.③转速:单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫转速.(4)向心加速度①定义:沿着半径指向圆心的加速度.②物理意义:描述线速度方向改变快慢的物理量.③计算式:2.关于向心力(1)定义:做圆周运动物体所受方向始终和速度方向垂直并指向圆心的力.(2)说明:向心力是按力的效果命名的，它可以由某一个力提供；可以由某一个力的分力提供；也可以是几个力的合力提供.［思考1］做匀速圆周运动的物体所受

3、合外力与其所需要的向心力相等吗？(提示:相等.做匀速圆周运动的物体所受合外力就是物体做圆周运动需要的向心力.)［思考2］做非匀速圆周运动的物体所受合外力与其所需要的向心力相等吗？(提示:不相等.做非匀速圆周运动的物体所受合外力在指向圆心方向的分力提供物体做圆周运动需要的向心力；在速度方向的分力产生切向加速度，改变物体线速度大小.)［思考3］向心力对物体做功吗？(提示:不做功.由于向心力方向始终和物体的线速度方向垂直，所以向心力对物体不做功.)三、向心运动和离心运动1.向心运动如果物体所受沿半径方向的合外力大于其做圆周运动所需的向心力，物体运动半径将

4、减小，则物体做向心运动.2.离心运动如果物体所受沿半径方向的合外力小于其做圆周运动所需的向心力，物体运动半径将增大，则物体做离心运动.疑难攻坚疑难点一　对非匀速圆周运动的理解和分析一般地说，若圆周运动物体所受的合力不指向圆心时，可以将它沿半径方向和切线方向正交分解，其沿半径方向的分力为向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小；其沿切线方向的分力为切向力，只改变速度的大小，不改变速度的方向.分别与它们相应的向心加速度描述速度方向变化的快慢，切向加速度描述速度大小变化的快慢.特别提示对某些非匀速圆周运动的特殊位置，例如用线或杆束缚的小球在竖直平面内做

5、非匀速圆周运动，当其通过最高点或最低点时，由于其合外力指向圆心，所以这时可以按照匀速圆周运动处理.疑难点二　涉及竖直面内圆周运动的临界问题物体在竖直平面内的圆周运动，是典型的变速圆周运动，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.线模型如图4-2-1所示，用绳束缚的小球在竖直面内的圆周运动，在小球通过最高点时存在临界状态:小球到达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好等于零，小球的重力刚好提供做圆周运动的向心力，即式中的v0是小球通过最高点的最小速度，通常叫临界速度相关讨论如下:线模型图4-2-1①当小球通过最高点的速

6、度v=v0时，小球的重力刚好提供做圆周运动的向心力；②当小球通过最高点的速度v＜v0时，小球不能在竖直面内做完整的圆周运动；③当小球通过最高点的速度v＞v0时，小球能在竖直面内做完整的圆周运动，且绳子有拉力.说明:本模型的分析方法和结论适用于“水流星”“线球模型”“过山车”以及“竖直面上的环形光滑内侧轨道”等情景，其共同点:由于机械能守恒，物体做圆周运动的速率时刻在改变，物体在最高点处的速率最小，在最低点处的速率最大.物体在最低点处向心力向上，而重力向下，所以弹力必然向上且大于重力；而在最高点处，向心力向下，重力也向下，所以弹力的大小就不能确定了，

7、要分情况进行讨论.2.杆模型如图4-2-2所示，用杆或环形管内光滑轨道束缚的小球在竖直面内的圆周运动，在小球通过最高点时存在以下几种情况(其中):图4-2-2①当小球通过最高点的速度v=v0时，小球的重力刚好提供做圆周运动的向心力；②当小球通过最高点的速度v＜v0时，小球通过最高点时，杆对小球有向上的支持力；③当小球通过最高点的速度v＞v0时，小球通过最高点时，杆对小球有向下的拉力；说明:本模型的分析方法和结论适用于“过拱形桥”“杆球模型”“环形管内光滑轨道”等情景.【互动探究】如图4-2-3所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆形轨道内侧做圆

8、周运动，已知小球能通过最高点且刚好不脱离轨道，则当小球通过与圆心等高的A点时对轨道内侧的压力大小为(　　)图4-2-3A.