豎直平面內(nèi)的圓周運動(精品課件)匯編

1、 回顧：回顧： （1）勻速圓周運動的定義。）勻速圓周運動的定義。 （2）勻速圓周運動的條件。）勻速圓周運動的條件。 一、變速率圓周運動一、變速率圓周運動 1、變速圓周運動的定義。、變速圓周運動的定義。 速度的大小和方向都在時刻變化的圓周運動。速度的大小和方向都在時刻變化的圓周運動。 2、變速圓周運動中合外力的兩個作用效果、變速圓周運動中合外力的兩個作用效果 分析方法：正交分解分析方法：正交分解 半徑方向的合外力半徑方向的合外力改變改變速度的方向速度的方向,提供提供 a向 向 切線方向的合外力切線方向的合外力改變改變速度的大小速度的大小,提供提供 a切 切 實例分析：實例分析：單擺的運動就是變速

2、圓周運動的一單擺的運動就是變速圓周運動的一 部分，分析當(dāng)繩與豎直方向成部分，分析當(dāng)繩與豎直方向成時，小球做圓時，小球做圓 周運動的向心力來源。周運動的向心力來源。 實例分析：實例分析：單擺的運動就是變速圓周運動的一單擺的運動就是變速圓周運動的一 部分，分析當(dāng)繩與豎直方向成部分，分析當(dāng)繩與豎直方向成時，小球的向時，小球的向 心力來源。心力來源。 G T 實例分析：實例分析：單擺的運動就是變速圓周運動的一單擺的運動就是變速圓周運動的一 部分，分析當(dāng)繩與豎直方向成部分，分析當(dāng)繩與豎直方向成時，小球的向時，小球的向 心力來源。心力來源。 G T 1、繩模型、繩模型 二、豎直平面內(nèi)的圓周運動二、豎直平面

3、內(nèi)的圓周運動 V V 在最高點都沒有能提供支撐的物體。在最高點都沒有能提供支撐的物體。 特殊點特殊點向心力來源向心力來源臨界情況臨界情況 最低點最低點 受力分析：受力分析： 方程：方程： 最高點最高點 受力分析：受力分析： 方程：方程： 討論是否能做完整圓周運動的問題討論是否能做完整圓周運動的問題 臨界速度：臨界速度： 含義：物體剛好能通過最高點，且在含義：物體剛好能通過最高點，且在 最高點速度最高點速度 討論分析：討論分析： 1、 :能過最高點能過最高點 2、 :到最高點前已經(jīng)近心運到最高點前已經(jīng)近心運 R v mmgF 2 2 2 R v mmgF 2 1 1 gRv 臨 gRv 2 gR

4、v 2 1、繩模型、繩模型 gRv 臨 例題例題1 1：繩端連接一小球，質(zhì)量為繩端連接一小球，質(zhì)量為m，繩，繩 長為長為L。在保證小球能做完整的圓周運動。在保證小球能做完整的圓周運動 前提下前提下,小球在最低點受到的拉力最小值是小球在最低點受到的拉力最小值是 多少。多少。 Vo “繩模型繩模型”一般解題思路：一般解題思路： 1、判斷研究的問題屬于、判斷研究的問題屬于 ； 2、確定研究問題中涉及到的臨界問題（繩模型、確定研究問題中涉及到的臨界問題（繩模型 一般討論一般討論 ）；）； 3、對狀態(tài)，分析、對狀態(tài)，分析 來源，并列來源，并列 方程；方程； 4、對過程，找初、末速度的關(guān)系，列、對過程，找

5、初、末速度的關(guān)系，列 等方等方 程程 2、桿模型、桿模型 V V 在最高點都有能提供支撐的物體。在最高點都有能提供支撐的物體。 特殊點特殊點向心力來源向心力來源臨界情況臨界情況 最低點最低點 桿上一定為拉力桿上一定為拉力 最高點最高點 桿上為拉力時桿上為拉力時 桿上為壓力時桿上為壓力時 討論能否做完整討論能否做完整 討論桿上的作用力討論桿上的作用力 圓周運動的問題圓周運動的問題 的大小和方向的大小和方向 臨界速度臨界速度1： 臨界速度臨界速度2： 小球剛好過最高點小球剛好過最高點 小球剛好不受彈力小球剛好不受彈力 討論分析：討論分析：1、 ：桿不受力：桿不受力 2、 ：桿上為壓力：桿上為壓力

6、3、 ：桿上為拉力：桿上為拉力 R v mmgF 2 2 2 R v mmgF 2 1 1 gRv 臨 gRv 2 0 0 臨 v R v mFmg 2 2 2 gRv 2 gRv 2 2、桿模型、桿模型 例題例題2:2:如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為m m的小球，用長的小球，用長 為為L L輕桿固定住，使其在豎直面內(nèi)作圓周運輕桿固定住，使其在豎直面內(nèi)作圓周運 動動.(1).(1)若過小球恰好能通過最高點，則小球若過小球恰好能通過最高點，則小球 在最高點和最低點的速度分別是多少？小球在最高點和最低點的速度分別是多少？小球 的受力情況分別如何？的受力情況分別如何？(2)(2)若小球在最低點

7、若小球在最低點 受到桿子的拉力為受到桿子的拉力為5.55.5mgmg，則小球在最高點，則小球在最高點 的速度及受到桿子的力是多少？的速度及受到桿子的力是多少？ mg O 練習(xí)練習(xí)1 1：輕桿一端固定在光滑水平軸輕桿一端固定在光滑水平軸o o上，另一端上，另一端 固定一質(zhì)量為固定一質(zhì)量為m m的小球，如圖所示，給小球一初速的小球，如圖所示，給小球一初速 度，使其在豎直平面內(nèi)做圓周運動，且剛好能通度，使其在豎直平面內(nèi)做圓周運動，且剛好能通 過最高點過最高點P P，下列說法正確的是，下列說法正確的是 A A小球在最高點對桿的力為零小球在最高點對桿的力為零 B B小球在最高點對桿的作用力大小為小球在最

8、高點對桿的作用力大小為mgmg C C若增大小球的初速度，若增大小球的初速度， 則在最低點時球?qū)U的力一定增大則在最低點時球?qū)U的力一定增大 D D若增大小球的初速度，若增大小球的初速度， 則在最高點時球?qū)U的力可能增大則在最高點時球?qū)U的力可能增大 練習(xí)練習(xí)2 2：游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上 運行，游客卻掉不下來，我們把這重情況抽象運行，游客卻掉不下來，我們把這重情況抽象 為如圖這種模型，弧形軌道的下端與豎直圓軌為如圖這種模型，弧形軌道的下端與豎直圓軌 道相連，圓軌道半徑為道相連，圓軌道半徑為R R，使小球從弧形軌道上，使小球從弧形軌道上 段滑下，小

9、球進(jìn)入圓軌道下端后沿圓軌道運動，段滑下，小球進(jìn)入圓軌道下端后沿圓軌道運動， 不計一切阻力，問小球從離地面多高處釋放，不計一切阻力，問小球從離地面多高處釋放， 即可使小球剛好能做完整的圓周運動？即可使小球剛好能做完整的圓周運動？ h M m O 練習(xí)練習(xí)3 3：如圖所示，支架的質(zhì)量為如圖所示，支架的質(zhì)量為M M，轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸O O 處用長為處用長為L L的輕繩懸掛一質(zhì)量為的輕繩懸掛一質(zhì)量為m m 的小球的小球. .若若 小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，到達(dá)最高點小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，到達(dá)最高點 時，恰好支架對地面的壓力時，恰好支架對地面的壓力mgmg. .設(shè)設(shè)M M=3=3m m. .求：求： （1 1）小球在最高點時的速度大小是多少？）小球在最高點時的速度大小是多少？ （2 2）改變小球的速度，在保證小球仍能作）改變小球的速度，在保證小球仍能作 圓周運動的前提下，當(dāng)小球運動到最低點時，圓周運動的前提下，當(dāng)小球運動到最低點時， 支架對地面的最小壓力是多少？支架對地面的最小壓力是多少？ 繩模型：繩模型：討論剛好過最高點討論剛好過最高點 桿模型：桿模型：討論剛好過最高點討論剛好過最高點 剛好不受桿的作用力剛好不受桿的作用力 豎直平面內(nèi)的圓周運動一般解題思路：豎直平面內(nèi)的圓周運動一般解題思路： 1、判斷是繩模型還是桿模型；、判斷是繩模型還是桿模型； 2、確定題中涉及到的臨界狀態(tài)、確定題中