专题4.3　圆周运动【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

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专题4.3　圆周运动【讲】
【讲核心素养】
1.物理观念：圆周运动、向心力、向心加速度、线速度、角速度。
（1）熟练掌握描述圆周运动的各物理量之间的关系。
（2）掌握匀速圆周运动由周期性引起的多解问题的分析方法。
2.科学思维：水平、竖直平面圆周运动模型。
会分析圆周运动的向心力来源，掌握圆周运动的动力学问题的分析方法，掌握圆锥摆模型绳（杆）及轨道模型。
3.科学态度与责任：离心现象与行车安全。
能用圆周运动的知识解决以生活中的实际问题为背景的问题，体会物理学的应用价值感受物理学的学科魅力。
【讲考点题型】
【知识点一】　描述圆周运动的物理量
1.描述圆周运动的物理量
定义、意义
公式、单位
线速度（v）
①描述圆周运动的物体运动快慢的物理量
②是矢量，方向和半径垂直，和圆周相切
①v＝s,Δt)（定义式）＝r,T)（与周期的关系）
②单位：m/s
角速度（ω）
①描述物体绕圆心转动快慢的物理量
②是矢量，但不研究其方向
①ω＝θ,Δt)（定义式）＝,T)（与周期的关系）
②单位：rad/s
③ω与v的关系：v＝ωr
周期（T）
转速（n）
频率（f）
①周期是物体沿圆周运动一周所用的时间，周期的倒数为频率
②转速是单位时间内物体转过的圈数
①T＝r,v)＝,f)（与频率的关系）
②T的单位：s
n的单位：r/s、r/min
f的单位：Hz
向心加速度（an）
①描述线速度方向变化快慢的物理量
②方向指向圆心
①an＝v2,r)＝ω2r＝2,T2)r＝ωv
②单位：m/s2
总结提升：圆周运动各物理量间的关系
2.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，所做的运动就是匀速圆周运动.
（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：合外力大小不变、方向始终与速度方向垂直且指向圆心.
【方法总结】
在分析传动装置的各物理量时，要抓住不等量与等量之间的关系．分析此类问题有两个关键点：一是同一轮轴上的各点角速度相同；二是皮带不打滑时，与皮带接触的各点线速度大小相同．抓住这两点．然后根据描述圆周运动的各物理量之间的关系就不难得出正确的结论．
【例1】（2022·四川·宜宾市教科所模拟预测）某机器的齿轮系统如图所示，中间的轮叫做太阳轮，它是主动轮。从动轮称为行星轮，主动轮、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ω时，最外面的大轮转动的角速度为（　　）
A． B． C． D．
【答案】 A
【解析】
主动轮、行星轮与大轮分别用A、B、C表示，由图可知，A与B为齿轮传动，所以线速度大小相等，B与C也是齿轮传动，线速度也相等，所以A与B、C的线速度是相等的，则有
解得
由图可知
A、B与C的线速度相同，得
联立可得
故选A。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。要求考生能正确运用圆周运动的规律解决实际运动学问题。
【变式训练1】（多选）（2022·安徽省定远县第三中学模拟预测）轮轴机械是中国古代制陶的主要工具。如图所示，轮轴可绕共同轴线O自由转动，其轮半径，轴半径，用轻质绳缠绕在轮和轴上，分别在绳的下端吊起质量为2kg、1kg的物块P和Q，将两物块由静止释放，释放后两物块均做初速度为0的匀加速直线运动，不计轮轴的质量及轴线O处的摩擦，重力加速度g取。在P从静止下降的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．P、Q速度大小始终相等
B．Q上升的距离为
C．P下降时Q的速度大小为
D．P下降时的速度大小为
【答案】 BD
【解析】
A．由题意知，轮半径，轴半径，根据线速度与角速度关系可知
故A项错误；
B．在P从静止下降的过程中，由题意得，
解得
故B项正确；
CD．根据机械能守恒得
由A项和B项知
解得
所以C项错误，D项正确。
故选BD。
【必备知识】1.对an＝v2,r)＝ω2r的理解
在v一定时，an与r成反比；在ω一定时，an与r成正比.
2.常见的传动方式及特点
（1）皮带传动：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vA＝vB.
（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vA＝vB.
（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，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比.
【知识点二】圆周运动的动力学问题
1.匀速圆周运动的向心力
（