专题05 圆周运动（知识清单）（全国通用）（解析版）.docxVIP

专题05圆周运动

目录

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01知识脑图·学科框架速建

02考点精析·知识能力全解

【知能解读01】圆周运动的基础概念和规律

一、圆周运动

二、向心力与向心加速度

三、线速度、角速度等基本量的关系

四、几种传动装置

【知能解读02】圆周运动的经典模型和应用

一、水平面内的圆周运动

二、斜面上的圆周运动

三、圆锥摆模型

四、火车转弯模型

五、汽车过拱形桥模型

【核心考点】圆周运动中的临界问题

03攻坚指南·高频考点突破

【重难点突破01】水平面内圆周运动中的多物体牵连问题

【重难点突破02】圆周运动中的脱轨问题

04避坑锦囊·易混易错诊疗

【易混易错01】绳球模型、杆球模型两类经典模型中的临界条件——情景分析

【易混易错02】非特殊点的向心力判断和计算——受力分析

05通法提炼·高频思维拆解

【方法技巧01】航天现象中圆周运动的情景创新的问题处理

【方法技巧02】类比、创新、极限等物理思维考查

01圆周运动的基础概念和规律

一、圆周运动

1.匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的弧长相等，这种运动就叫做匀速周圆运动。

2.运动性质：匀速圆周运动是变速运动，因为线速度方向时刻在变化，向心加速度方向时刻沿半径指向圆心，时刻变化。

3.特征：匀速圆周运动中，角速度、周期、转速、速率、动能都是恒定不变的；而线速度、加速度、合外力、动量是不断变化的。

注意：匀速圆周运动与变速圆周运动的区别与联系

匀速圆周运动

变速圆周运动

运动

特点

线速度的大小不变，角速度、周期和频率都不变，向心加速度的大小不变

线速度的大小、方向都变，角速度变，向心加速度的大小、方向都变，周期可能变也可能不变

图示

受力

特点

所受到的合力为向心力，大小不变，方向变，其方向时刻指向圆心

所受到的合力不总指向圆心，合力产生两个效果：

①沿半径方向的分力Fn，即向心力，它改变速度的方向；

②沿切线方向的分力Ft，它改变速度的大小

运动

性质

非匀变速曲线运动(加速度大小不变，方向变化)

非匀变速曲线运动(加速度大小、方向都变化)

【跟踪训练】

（2025·江苏·高考真题）游乐设施“旋转杯”的底盘和转杯分别以、为转轴，在水平面内沿顺时针方向匀速转动。固定在底盘上。某时刻转杯转到如图所示位置，杯上A点与、恰好在同一条直线上。则（????）

A．A点做匀速圆周运动

B．点做匀速圆周运动

C．此时A点的速度小于点

D．此时A点的速度等于点

【答案】B

【知识点】匀速圆周运动

【详解】A．A点运动为A点绕的圆周运动和相对于O的圆周运动的合运动，故轨迹不是圆周，故不做匀速圆周运动，故A错误；

B．根据题意固定在底盘上，故可知围绕O点做匀速圆周运动，故B正确；

CD．杯上A点与、恰好在同一条直线上时且在延长线上，点和点运动运动方向相同，又A点相对点做圆周运动，故此时A的速度大于的速度，故CD错误。

故选B。

二、向心力与向心加速度

1.向心力：

（1）定义：质点做圆周运动时，受到的总是沿着半径方向指向圆心的合力，是效果力。

（2）作用效果：产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小。

（3）大小：===

注意：向心力是按效果命名的力，不是某种性质的力，可以由几个力的合力或某一个力的分力提供；在匀速圆周运动中合力提供向心力；变速圆周运动中的合外力并不指向圆心，这时合外力可以分解为互相垂直的两个力：跟圆周相切的分力Fr和指向圆心方向的分力Fn，Fn产生了向心加速度，与速度垂直，改变了速度方向，Fr产生切向加速度，切向加速度与物体的速度方向在一条直线上，它改变了速度的大小。

2．向心加速度

（1）物理意义：描述线速度方向变化快慢的物理量。

（2）方向：总是沿半径指向圆心，时刻在变化。

（3）大小：===

【跟踪训练】

（2025·浙江·二模）杂技表演中，为了提高观赏性，摩托车手设计沿如图所示圆锥面的内壁做圆周运动，运动半径为R，（假设摩托车视为质点）则（）

A．摩托车越重越不容易实现圆锥面的内壁做圆周运动

B．摩托车无法实现圆锥面的内壁做圆周运动

C．摩托车做圆周运动的角速度需要满足

D．摩托车做圆周运动时车胎橡胶与圆锥内表面间的动摩擦因数

【答案】D

【知识点】通过牛顿第二定律求解向心力

【详解】ABD．摩托车在竖直面内的受力分析，如图所示

摩托车在竖直面内平衡，由平衡条件得

摩托车在水平面内做圆周运动，根据牛顿第二定律，有

联立可得，

其中

所以可得

可见摩托车的重量与实现圆锥面的内壁做圆周运动的难易程度无关，摩托车无法实现圆锥面的内壁做圆周运动，故AB错误，D正确；

C．在临界条件下，轨道对摩托车的弹力恰好为0，则有

解得

要使摩托车做圆周运动，则角速度需要满足

故C错误。

故选D。

三、线速度、角速度等基本量的关系

1.圆周运动