6.1 圆周运动的运动特点【帮课堂】2023-2024学年高一物理 同步学与练（ 人教版2019必修第二册）（原卷版）.docx

1、6.1 圆周运动的运动特点 学习目标课程标准学习目标1会用线速度、角速度、周期描述匀速圆周运动。2知道匀速圆周运动向心加速度的大小和方向。1、认识圆周运动、匀速圆周运动的特点，了解描述圆周运动快慢的基本思路，了解转速和周期的物理意义。2、理解线速度的物理意义，知道匀速圆周运动中线速度的方向。3、理解角速度的物理意义，掌握线速度和角速度的关系。4、能在具体的情境中确定线速度和角速度。5、知道匀速圆周运动中向心加速度大小的表达式，理解向心加速度与半径的关系，并会用来进行简单的计算。02预习导学（一） 课前研读课本，梳理基础知识：一、匀速圆周运动及其描述1匀速圆周运动(1)速度特点：速度的大小不变，

2、方向始终与半径 。(2)性质：加速度大小不变，方向总是指向 的变加速曲线运动。2描述匀速圆周运动的物理量定义、意义公式、单位线速度描述做圆周运动的物体沿圆弧运动 的物理量(v)(1)v；(2)单位： 角速度描述物体绕圆心 的物理量()(1)；(2)单位： 周期物体沿圆周运动 的时间(T)(1)T，单位：s(2)f，单位：Hz向心加速度描述速度 变化快慢的物理量(an)；方向指向 (1)an ；(2)单位： 二、对公式vr的理解当r一定时，v与成 。当一定时，v与r成 。当v一定时，与r成 。三、对an2r的理解在v一定时，an与r成 ；在一定时，an与r成正比。四、常见的传动方式及特点(1)皮

3、带传动：如图甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vAvB。(2)摩擦传动和齿轮传动：如图甲、乙所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vAvB。(3)同轴转动：如图甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，AB，由vr知v与r成正比。（二）即时练习：【小试牛刀1】如图，A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动，在相同时间内，它们通过的路程之比是43，运动方向改变的角度之比是32，则它们()A线速度大小之比为43B角速度之比为34C圆周运动的半径之比为21D向心加速度大小之比为12【小试牛刀2】(2021全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统游戏

4、。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50 r/s，此时纽扣上距离中心1 cm处的点的向心加速度大小约为( )A10 m/s2 B100 m/s2C1 000 m/s2 D10 000 m/s2【小试牛刀3】（多选）变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度如图所示是某一变速自行车齿轮转动结构示意图，图中A轮有48齿，B轮有42齿，C轮有18齿，D轮有12齿，则()A该自行车可变换两种不同挡位B该自行车可变换四种不同挡位C当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比AD14D当A轮与D轮组合时，两轮的角速度

5、之比AD4103题型精讲【题型一】传动装置【典型例题1】(多选)在如图所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为236，当齿轮转动的时候，小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点()A.线速度大小之比为11B.线速度大小之比为31C.角速度之比为11D.角速度之比为31【典型例题2】如图所示，轮O1、O3固定在同一转轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑。在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径之比r1r2r3211，求：(1)A、B、C三点的线速度大小之比vAvBvC；(2)A、B、C三点的角速度之比ABC；(3)A、B、C三点的向心加速度大小之比aAaBaC。【对点训练1】(

6、多选)如图甲所示是中学物理实验室常用的感应起电机，它是由两个大小相等直径约为30 cm的感应玻璃盘起电的，其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接，如图乙所示，现玻璃盘以100 r/min的转速旋转，已知主动轮的半径约为8 cm，从动轮的半径约为2 cm，P和Q是玻璃盘边缘上的两点，若转动时皮带不打滑，下列说法正确的是( )AP、Q的线速度相同B玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反CP点的线速度大小约为1.6 m/sD摇把的转速约为400 r/min【对点训练2】某机器的齿轮系统如图所示，中间的轮叫作太阳轮，它是主动轮。从动轮称为行星轮，太阳轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起，如果太阳轮

7、一周的齿数为n1，行星轮一周的齿数为n2，当太阳轮转动的角速度为时，最外面的大轮转动的角速度为( )A. B.C. D.【题型二】周期性问题【典型例题3】如图所示，质点a、b在同一平面内绕质点c沿逆时针方向做匀速圆周运动，它们的周期之比TaTb1k(k1，为正整数)。从图示位置开始，在b运动一周的过程中()Aa、b距离最近的次数为k次Ba、b距离最近的次数为k1次Ca、b、c共线的次数为2k次Da、b、c共线的次数为2k2次【典型例题4】(多选)如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距

8、为h，重力加速度为g，则()A子弹在圆筒中的水平速度为dB子弹在圆筒中的水平速度为2dC圆筒转动的角速度可能为D圆筒转动的角速度可能为3【对点训练3】如图所示，一个半径为5 m的圆盘正绕其圆心匀速转动，当圆盘边缘上的一点A处在如图所示位置的时候，在其圆心正上方20 m的高度有一个小球(视为质点)正在向边缘的A点以一定的速度水平抛出，取g10 m/s2，不计空气阻力，要使得小球正好落在A点，则()A小球平抛的初速度一定是2.5 m/sB小球平抛的初速度可能是2.5 m/sC圆盘转动的角速度一定是 rad/sD圆盘转动的加速度大小可能是2 m/s2【对点训练4】如图所示，M是水平放置的半径足够大的

9、圆盘，绕过其圆心的竖直轴OO匀速转动，规定经过圆心O水平向右为x轴的正方向.在圆心O正上方距盘面高为h处有一个正在间断滴水的容器，从t0时刻开始该容器从O点正上方随传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动，速度大小为v.已知容器在t0时刻滴下第一滴水，以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴一滴水，求：(重力加速度为g)(1)每一滴水经多长时间落到盘面上；(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上，圆盘转动的角速度应为多大；(3)第二滴水与第三滴水在盘面上落点间的最大距离x.【题型三】联系实际问题【典型例题5】风速仪结构如图(a)所示。光源发出的光经光纤传输，被探测器接收，当风轮旋转时，通过齿

10、轮带动凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。已知风轮叶片转动半径为 r，每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。若某段时间t内探测器接收到的光强随时间变化关系如图(b)所示，则该时间段内风轮叶片()A转速逐渐减小，平均速率为B转速逐渐减小，平均速率为C转速逐渐增大，平均速率为D转速逐渐增大 ，平均速率为【典型例题6】如图是磁带录音机的磁带盒的示意图，A、B为缠绕磁带的两个轮子边缘上的点，两轮的半径均为r，在放音结束时，磁带全部绕到了B轮上，磁带的外缘半径R3r，C为磁带外缘上的一点，现在进行倒带。此时下列说法正确的是()AA、B、C三点的周期之比313BA、B、C三点的线速度之比331C

11、A、B、C三点的角速度之比133DA、B、C三点的向心加速度之比aAaBaC等于913【对点训练5】机动车检测站进行车辆尾气检测原理如下：车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚动圆筒上，可在原地沿前进方向加速，然后把检测传感器放入尾气出口，操作员把车加速到一定程度，持续一定时间，在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数。现有如下检测过程简图：车轴A的半径为ra，车轮B的半径为rb，滚动圆筒C的半径为rc，车轮与滚动圆筒间不打滑，当车轮以恒定转速n(每秒钟n转)运行时，下列说法正确的是()AC的边缘线速度为2nrcBA、B的角速度大小相等，均为2n，且A、B沿顺时针方向转动，C沿逆时针方

12、向转动CA、B、C的角速度大小相等，均为2n，且均沿顺时针方向转动DB、C的角速度之比为【对点训练6】（多选）计算机硬盘内部结构如图所示，读写磁头在计算机的指令下移动到某个位置，硬盘盘面在电机的带动下高速旋转，通过读写磁头读写下方磁盘上的数据磁盘上分为若干个同心环状的磁道，每个磁道按圆心角等分为18个扇区现在普通的家用电脑中的硬盘的转速通常有5 400 r/min和7 200 r/min两种，硬盘盘面的大小相同，则()A磁头的位置相同时，7 200 r/min的硬盘读写数据更快B对于某种硬盘，磁头离盘面中心距离越远，磁头经过一个扇区所用的时间越长C不管磁头位于何处，5 400 r/min的硬盘

13、磁头经过一个扇区所用时间都相等D5 400 r/min与7 200 r/min的硬盘盘面边缘的某点的向心加速度的大小之比为3404体系构建1匀速圆周运动各物理量间的关系2三种传动方式及各自的特点皮带传动皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等齿轮传动两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等同轴转动两轮固定在同一转轴上转动时，两轮转动的角速度大小相等05记忆清单1.匀速圆周运动(1)定义：如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动。(2)特点：加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变加速运动。(3)条件：合力大小不变、方向始终与速度方向垂直且

14、指向圆心。2.运动参量定义、意义公式、单位线速度描述做圆周运动的物体沿圆弧运动快慢的物理量(v)(1)v(2)单位：m/s角速度描述物体绕圆心转动快慢的物理量()(1)(2)单位：rad/s周期物体沿圆周运动一圈的时间(T)(1)T，单位：s(2)f，单位：Hz(3)n，单位：r/s向心加速度(1)描述速度方向变化快慢的物理量(an)(2)方向指向圆心(1)anr2(2)单位：m/s20601强化训练1(2021广东高考)由于高度限制，车库出入口采用如图所示的曲杆道闸。道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平。杆OP绕O点从与水平方向成3

15、0匀速转动到60的过程中，下列说法正确的是( )AP点的线速度大小不变BP点的加速度方向不变CQ点在竖直方向做匀速运动DQ点在水平方向做匀速运动2.如图所示，某机械上的偏心轮绕竖直轴转动，a、b是轮上质量相等的两个质点，下列描述a、b运动的物理量大小相等的是( )A线速度 B角速度C向心力 D向心加速度3. (多选)一质点做匀速圆周运动，其线速度大小为4 m/s，转动周期为2 s，则()A.角速度为0.5 rad/s B.转速为0.5 r/sC.轨迹半径为 m D.加速度大小为4 m/s24（多选）.如图所示为学员驾驶汽车在水平面上绕O点做匀速圆周运动的俯视图。已知质量为60 kg的学员在A点

16、位置，质量为70 kg的教练员在B点位置，A点的转弯半径为5.0 m，B点的转弯半径为4.0 m，则学员和教练员(均可视为质点)()A.线速度大小之比为54B.周期之比为54C.向心加速度大小之比为45D.受到的合力大小之比为15145.如图所示，圆桌桌面中间嵌着一可绕中心轴O转动的圆盘，A是圆盘边缘的一点，B是圆盘内的一点。分别把A、B的角速度记为A、B，线速度vA、vB，向心加速度记为aA、aB，周期记为TA、TB，则()A.AB B.vAvBC.aAaB D.TATB6如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RBRC32，A轮的半径大小与C轮相同，

17、它与B轮紧靠在一起，当A轮绕其中心的竖直轴转动时，由于摩擦的作用，B轮也随之无滑动地转动起来a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的()A线速度大小之比为322B角速度之比为332C转速之比为232D向心加速度大小之比为9647.如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺表面上的三个点当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述正确的是()Aa、b和c三点的线速度大小相等Bb、c两点的线速度始终相同Cb、c两点的角速度比a点的大Db、c两点的加速度比a点的大8（多选）下列关于匀速圆周运动的说法，正确的是()A匀速圆周运动的速度大小保持不变，所以做匀速圆周运动的物体

18、没有加速度B做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但方向时刻都在改变，所以必有加速度C做匀速圆周运动的物体，加速度的大小保持不变，所以是匀变速曲线运动D匀速圆周运动加速度的方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动一定是变加速曲线运动9.无级变速箱是自动挡车型变速箱的一种，比普通的自动变速箱换挡更平顺，没有冲击感如图为其原理图，通过改变滚轮位置实现在变速范围内任意连续变换速度A、B为滚轮轴上两点，变速过程中主动轮转速不变，各轮间不打滑，则()A从动轮和主动轮转动方向始终相反B滚轮在B处时，从动轮角速度小于主动轮角速度C滚轮从A到B，从动轮线速度先增大后减小D滚轮从A到B，从动轮转速先增大后减小10.

19、(2022山东卷8)无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为3 m的半圆弧BC与长8 m的直线路径AB相切于B点，与半径为4 m的半圆弧CD相切于C点小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过BC和CD.为保证安全，小车速率最大为4 m/s，在ABC段的加速度最大为2 m/s2，CD段的加速度最大为1 m/s2.小车视为质点，小车从A到D所需最短时间t及在AB段做匀速直线运动的最长距离l为()At s，l8 mBt s，l5 mCt s，l5.5 mDt s，l5.5 m11.(2022辽宁卷13)2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2 000米接

20、力决赛中，我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金(1)如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员加速到速度v9 m/s时，滑过的距离x15 m，求加速度的大小；(2)如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为R甲8 m、R乙9 m，滑行速率分别为v甲10 m/s、v乙11 m/s，求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位运动员先出弯道12（多选）如图所示，夜晚电风扇在闪光灯下运转，闪光灯每秒闪45次，风扇转轴O上装有3个扇叶，它们互成120角。当风扇转动时，观察者感觉扇叶

21、不动，则风扇转速可能是（）A600 r/minB900 r/minC1200 r/minD1800 r/min13.据物原记载：“史佚始作辘轳”。人们借助辘轳从井中汲水的示意图如图。某人以恒定角速度转动辘轳汲水时，绳子不断重叠地绕在一起，绳子的粗细不可忽略。则( )A水桶匀速上升B水桶减速上升C绳子拉水桶的力大于水桶拉绳子的力D绳子拉水桶的力大于水桶和水的总重力14.杭十四中风起校区实验楼大厅里科普器材中有如图所示的传动装置：在大齿轮盘内嵌有三个等大的小齿轮，若齿轮的齿很小，大齿轮半径（内径）是小齿轮半径的3倍，则当大齿轮顺时针匀速转动时，下列说法正确的是（）A. 小齿轮逆时针匀速转动B. 小齿轮每个齿边缘的线速度均一样C. 小齿轮的角速度是大齿轮角速度的3倍D. 小齿轮的周期为大齿轮周期的3倍