專題復(fù)習(xí)：豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

1、高三專題復(fù)習(xí)高三專題復(fù)習(xí)授課教師：李紹頊專題復(fù)習(xí)：豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)年級(jí)：高三年級(jí)_3、班.教學(xué)時(shí)間：2014年10月27日，第節(jié).教學(xué)年級(jí)：高三年級(jí)_3、班.教學(xué)時(shí)間：2014年10月27日，第節(jié).課廠復(fù)習(xí)I型課題教學(xué)資源教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)專題:豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)金榜新學(xué)案多媒體課件鞏固案教法與學(xué)法簡述了解豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。知道輕桿、輕繩、管道內(nèi)的小球做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件。掌握豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的處理方法。1繩、桿兩類模型中經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)的受力特點(diǎn)分析。2.學(xué)會(huì)應(yīng)用牛頓定律和動(dòng)能定理解決豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題。用牛頓定律和動(dòng)能定理解決豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題教師引導(dǎo)，學(xué)生積極

2、參與，互動(dòng)教學(xué)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)二次備課設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)高中物理課堂教學(xué)教案高中物理課堂教學(xué)教案高三專題復(fù)習(xí)高三專題復(fù)習(xí),=J高中物理課堂議*,=J高中物理課堂議*I曙IOI*迅曰*【知識(shí)回顧】豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題由于物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的依托物(繩、輕桿、軌道、管道)不同,所以物體在通過最高點(diǎn)時(shí)臨界條件不同。根據(jù)牛頓第三定律，球?qū)壍赖膲毫?mg；【變式1】如圖，一質(zhì)量為m的小球，放在一個(gè)內(nèi)壁光滑的封閉管內(nèi)，使其在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).試分析若小球恰好能通過最高點(diǎn)，則小球在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度；小球的受力情況若小球在最低點(diǎn)受到管道的力為6mg，則小球在最高點(diǎn)的速度及受()到管道的力是多

3、少？解析：(1)小球在最高點(diǎn)時(shí)：v=0；受重力和支持力；從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中，運(yùn)用動(dòng)能定理，mg-2R=丄mv2一02解得：R(2)小球在軌道最=1低點(diǎn)時(shí)IV20從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中,由動(dòng)能定理得IV20解得:R授課教師：李紹頊繩或彳要授課教師：李紹頊繩或彳要使小球運(yùn)動(dòng)，則為足:桿或彳要價(jià)最高點(diǎn)時(shí)的i要假用力為零，I應(yīng)滿足【例題】半各直放置,一質(zhì)圓軌道內(nèi)做I道最低點(diǎn)處引導(dǎo)學(xué)生小球:分析聶高點(diǎn)到f小小球在軌道最高小球通過解得？=朋高中物理課堂教學(xué)教案高中物理課堂教學(xué)教案高三專題復(fù)習(xí)高三專題復(fù)習(xí)授課教師：李紹頊【方法總結(jié)】求解豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題：“兩點(diǎn)一過程”是解決此類問題的基本思路

4、。1.對(duì)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)進(jìn)行受力分析，尋找向心力的來源，根據(jù)牛頓第二定律列方程;2.（動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律）列方程求解?！咀兪?】如圖，一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán)，用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)；套在大圓環(huán)上的質(zhì)量為m的小環(huán)（可視為質(zhì)點(diǎn)），從大圓環(huán)的最高處由靜止滑下，重力加速度為【方法總結(jié)】求解豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題：“兩點(diǎn)一過程”是解決此類問題的基本思路。1.對(duì)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)進(jìn)行受力分析，尋找向心力的來源，根據(jù)牛頓第二定律列方程;2.（動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律）列方程求解?！咀兪?】如圖，一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán)，用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)；套在大圓環(huán)上的質(zhì)量為m的小環(huán)（可視為質(zhì)點(diǎn)），從大圓環(huán)的最

5、高處由靜止滑下，重力加速度為g。當(dāng)小圓環(huán)滑到大圓環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)，求大圓環(huán)對(duì)輕桿拉力的大小.解析：V2小環(huán)在最低點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓R第二定律從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理得mg=5mg點(diǎn)的受力情況和通的速度條件小球在軌道最低點(diǎn)的速度和受力情況對(duì)大環(huán)分析,有g(shù)=5mg+Mg【課堂練習(xí)】1.一質(zhì)量為m的小球恰好能在光滑的圓形軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)于半徑不同的圓形軌道，小球通過軌道最高點(diǎn)時(shí)都恰好與軌道間沒有相互作用力則隨著半徑R的增大，則小球通過最低點(diǎn)叫時(shí)對(duì)軌道的壓力如何變化解析：對(duì)于半徑不同的圓形軌道，小球通過最高點(diǎn)時(shí)都有:v2mg二mo-R道，小球通過軌道最高點(diǎn)時(shí)都恰好與軌道間沒有相互作用力則隨著

6、半徑R的增大，則小球通過最低點(diǎn)叫時(shí)對(duì)軌道的壓力如何變化解析：對(duì)于半徑不同的圓形軌道，小球通過最高點(diǎn)時(shí)都有:v2mg二mo-R從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理知：11mv2一mv222oV2最低點(diǎn)時(shí)=吩解得N=6mg故小球通過最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力沒有變化。2.長L=0.5m的輕桿，其一端連接著一個(gè)零件A，A的質(zhì)量m=2kg.現(xiàn)給A以某.一速度，讓其在豎直平面內(nèi)繞o點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示：(1)若小球恰能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，說出小球最高點(diǎn)的速率.=J也可使用機(jī)械能守恒通常情況下，由于彈力不做功，只有重力(或其它力)對(duì)物體做功，因A對(duì)桿的作用力量觀點(diǎn)（動(dòng)（1）小球在最頁點(diǎn)的最小速率狗零.量觀點(diǎn)（動(dòng)

7、12）設(shè)輕桿的作用力為D時(shí)的謹(jǐn)率為滬，F(xiàn)Lg=n-2得：切二匹*運(yùn)E忌v=4mA血球竟桿的拉力，棍拯牛頓第二走謹(jǐn)：書&F+mg=m-代入繳堀得：F=44U，方向向丟，根鋸牛頓第三定律，則零件對(duì)桿的作用力太小為44N，方向向上；另解：規(guī)定豎直向下為正方向，桿對(duì)A的作用力為F,則能定理、機(jī)械能守恒定律）和牛頓運(yùn)動(dòng)定律相結(jié)合是解決此類問題的有效方法.v2v能定理、機(jī)械能守恒定律）和牛頓運(yùn)動(dòng)定律相結(jié)合是解決此類問題的有效方法.F+mg=mF=m一mgLL（1）若速度為1m/s,則F=_16N，即桿對(duì)A的作用力為支持力，方向豎直向上；（2）若速度為4m/s,則F=44N即桿對(duì)A的作用力為拉力，方向豎直向

8、下；圓3如圖，兩個(gè)3/4豎直圓弧軌道固定在同一水圓平地面上，半徑R相同，左側(cè)軌道由金屬凹槽制成，右側(cè)軌道由金屬圓管制成，且均可視為光滑在兩軌道右側(cè)的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放，若兩小球均能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)，則小球釋放點(diǎn)距離地面的高度hA和hB至少為多少.解析：對(duì)于A球，在軌道的最高點(diǎn):v2mg=mRmgh=mv2一mgh=mv2一02解得即卩h=0.5Rh=2.5RA對(duì)于B球，在軌道的最高點(diǎn)：v=0【鞏固訓(xùn)練】1.如圖所示，一質(zhì)量為0.5kg的小球，用0.4m長的細(xì)線拴住，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求：（1）當(dāng)小球在圓上最高點(diǎn)速度為4mA，細(xì)線的拉力F1是多少；2）當(dāng)小球在圓上最低點(diǎn)速度

9、為4mA，細(xì)線的拉力F2是多少；（g=10m/s2）解析：（1）當(dāng)小球在圓上最高點(diǎn)時(shí)，由受力分析可得:廠v2F+mg=m1r得F=15N（2）當(dāng)小球在圓上最低點(diǎn)時(shí)，由受力分析可得:解得F二45N2v2F一mg=m2r拓展：從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理得:C11-mg-2r=mv2-mv2222解得v=0、，5gR的壓力方向向上，此時(shí)當(dāng)管壁對(duì)球的作用力方向向上時(shí)，球?qū)鼙诘膲毫Ψ较蛳蛳拢藭r(shí)2wv2弋gRVv3.一根輕繩一端系一小球，另一端固定在O點(diǎn)，在O點(diǎn)有一個(gè)能測量繩的拉力大小的力傳感器，讓小球繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，由傳感器測出拉力F隨時(shí)間t變化圖象如圖所示，已知小球在最低點(diǎn)

10、A的速度vA=6m/s，輕繩的長度L=0.5m，g=Z0m/S2.則有()A.小球做圓周運(yùn)動(dòng)廣汁、,叩的周期T=1s0)WVB小球做圓周運(yùn)動(dòng)二；人對(duì)于B球，可引導(dǎo)學(xué)生分析：若要使小球B從最高點(diǎn)飛出后剛好落到軌道的右端，則釋放的高度為多少？高中物理課堂教學(xué)教案的周期T=2sC.小球的質(zhì)量m=1kgD小球在最高點(diǎn)的速度解析：在最低點(diǎn)時(shí)，拉力最大，f-mg-m身R解得：m=1kg在最高點(diǎn)時(shí)，繩子提供拉力，F(xiàn)+mg=mVB!R解得：v=4m/sBANS：BCD4如圖，雜技演員在表演水流星節(jié)目時(shí)，盛水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)杯4經(jīng)過i=j【高點(diǎn)時(shí)，里面的水也不會(huì)流出來，若杯和水的總質(zhì)量為0.4k

11、g，用2m長的細(xì)繩拴住在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求：(1)當(dāng)杯子在圓周最高點(diǎn)速度為5m/s時(shí)，細(xì)繩的拉力是多少?(2)若繩子能承受的最大拉力為44N，則小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度最大是多少？解析：(1)根據(jù)牛頓第二定律:拓展：通過計(jì)算判斷第二種情況下小球能否過最高點(diǎn)？高中物理課堂教學(xué)教案高中物理課堂教學(xué)教案高三專題復(fù)習(xí)高三專題復(fù)習(xí)授課教師：李紹頊V2T+mg=miR解得：T二15N(2)若繩子能承受的最大拉力為44N,在最低點(diǎn)時(shí):F-mg=mVlR解得v2=10m/s25.如圖，勻強(qiáng)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，該直徑與電場一方向平行。一電荷為q

12、(q0)的質(zhì).7點(diǎn)沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng).經(jīng)過a點(diǎn)和b:點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小分別為Na和Nb，不計(jì)重力，求電場強(qiáng)度的大小E、質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。解析：質(zhì)點(diǎn)所受電場力的大小為設(shè)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m,經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為va和=Vb，館牛頓第二定律有：arbr設(shè)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為Eka4和=丄mv2E=mv2和Gfcb2akb2b從b點(diǎn)到a點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理得EE=-F-2rkakb解得:e二NN6qe二NN6qE=(N+5N)kaEkbr=12(5Nb6.在水平方向的勻強(qiáng)電場中有一個(gè)豎直放置的光滑絕緣軌道，軌道的半徑為R,其所在的平面平行于電場線一個(gè)帶電量為+?的帶電圓環(huán)從軌道上的A點(diǎn)沿切線方向以速度v開始運(yùn)動(dòng)，且圓環(huán)在A點(diǎn)恰好對(duì)絕緣軌道無壓力,圓環(huán)的質(zhì)量為加求：(1)勻強(qiáng)電場的方向和大小;(2)小環(huán)運(yùn)