圓周運動問題與生產生活實際緊密聯繫,歷年高考物理試卷中頻頻出現。
預測命題方向:
1、圓周運動問題包括天體類問題、生產生活中的曲線運動問題、還有電磁學中的曲線運動問題等等。
2、高考評價體系規定了高考考查載體:聯繫生活實際情境、以生產勞動實踐為情境設計試題,有助於考查考生利用物理規律解決實際問題的能力,引導考生關注身邊日常生活中的物理問題、勞動生產中的物理現象,促進考生應用意識和實踐能力的培養,樹立勞動觀念。
典型圓周運動模型:
1、天體繞行模型:
萬有引力提供向心力
2、汽車過橋模型:
(1)過凸形橋
過橋最高點時:重力和支持力的合力提供向心力
(2)過凹形橋
支持力與重力的合力提供向心力
3、繩模型
4、杆模型
5、火車轉彎模型
6、圓錐擺模型
重力與拉力的合力提供向心力
7、飛機在水平面內圓周運動
空氣的浮力與重力的合力提供向心力
8、飛車走壁模型
支持力與重力的合力提供向心力
9、物塊隨圓盤一起轉動
靜摩擦力提供向心力
典型例題:
例1:如圖所示,電動機和飛輪的總質量為M,飛輪邊緣固定著一質量為m的物塊,物塊到軸距離為r,電動機勻速轉動。當物塊轉動到最高點時,電動機恰對地面無壓力。
求:
(1)飛輪的角速度。
(2)地面受到的最大壓力。
說明:
1、要採用隔離法,對研究對象受力分析;
2、找準向心力的來源;
3、結合牛頓定律解決。
例2、(2013課標2卷24)如圖所示,勻強電場中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道,軌道平面與電場方向平行。a、b為軌道直徑的兩端,該直徑與電場方向平行。一電荷量為q(q>0)的質點沿軌道內側運動,經過a點和b點時對軌道壓力的大小分別為FNa和FNb。不計重力,
求:
(1)電場強度的大小;
(2)質點經過a點和b點時的動能;
說明:
1、上題是高考真題,難度屬中檔題;
2、是圓周運動、電學和能量結合考查的綜合性題目。
3、解決問題的關鍵是找準向心力的來源。
總結解題思路:
1、明確研究對象,即明確所研究的是哪一個物體做圓周運動;
2、分析向心力的來源;
3、確定軌道平面、圓心、圓半徑;
4、依據向心力公式,結合牛頓定律列方程;
5、求解並作必要的討論。