物理粵教版必修2學(xué)案第二章圓周運(yùn)動(dòng)優(yōu)化總結(jié)Word版含答案

本章優(yōu)化總結(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題[學(xué)生用書(shū)P31]eq\a\vs4\al(1.)臨界狀態(tài)當(dāng)物體從某種特性變化為另一種特性時(shí)，發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)，通常叫做臨界狀態(tài)，出現(xiàn)臨界狀態(tài)時(shí)，既可理解為“恰好出現(xiàn)”，也可理解為“恰好不出現(xiàn)”．eq\a\vs4\al(2.)臨界問(wèn)題的分析方法做圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度或角速度發(fā)生變化時(shí)，其受力也會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)力達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，是圓周運(yùn)動(dòng)的臨界點(diǎn)，如摩擦力由靜摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力、彈力變?yōu)榱?、靜摩擦力變?yōu)榱愕?前后方向改變)．在這類問(wèn)題中，要特別注意分析物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源，考慮達(dá)到臨界條件時(shí)物體所處的狀態(tài)，即臨界速度、臨界角速度，然后分析該狀態(tài)下物體的受力特點(diǎn)，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，列方程求解．有一水平放置的圓盤(pán)，上面放有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，如圖所示，彈簧的一端固定于軸O上，另一端掛一質(zhì)量為m的物體A，物體與圓盤(pán)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，開(kāi)始時(shí)彈簧未發(fā)生形變，長(zhǎng)度為R.(1)圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速n0多大時(shí)，物體A開(kāi)始滑動(dòng)？(2)分析轉(zhuǎn)速達(dá)到2n0時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量Δx是多少？[思路點(diǎn)撥]若圓盤(pán)轉(zhuǎn)速較小，則靜摩擦力提供向心力，當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速較大時(shí)，彈力與摩擦力的合力提供向心力．[解析](1)A剛開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，A所受最大靜摩擦力提供向心力，則有μmg＝mωeq\o\al(2,0)R①又因?yàn)棣?＝2πn0②由①②得n0＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(μg,R))，即當(dāng)n0＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(μg,R))時(shí)，物體A開(kāi)始滑動(dòng)．(2)轉(zhuǎn)速增加到2n0時(shí)，有μmg＋kΔx＝mωeq\o\al(2,1)r，ω1＝2π·2n0，r＝R＋Δx，整理得Δx＝eq\f(3μmgR,kR－4μmg).[答案](1)eq\f(1,2π)eq\r(\f(μg,R))(2)eq\f(3μmgR,kR－4μmg)eq\a\vs4\al()處理臨界問(wèn)題常用的方法(1)極限法：把物理問(wèn)題(或過(guò)程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象顯現(xiàn)，達(dá)到盡快求解的目的．(2)假設(shè)法：有些物理過(guò)程中沒(méi)有明顯出現(xiàn)臨界問(wèn)題的線索，但在變化過(guò)程中可能出現(xiàn)臨界問(wèn)題．豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)[學(xué)生用書(shū)P32]豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng)．對(duì)于物體在豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，物理中只研究物體通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況．eq\a\vs4\al(1.)輕繩模型如圖所示，沒(méi)有物體支撐的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)的情況：(1)臨界條件繩子或軌道對(duì)小球沒(méi)有力的作用，則有mg＝meq\f(v2,R)解得v臨＝eq\r(gR).(2)能過(guò)最高點(diǎn)的條件v≥eq\r(gR)時(shí)，繩對(duì)球產(chǎn)生拉力，軌道對(duì)球產(chǎn)生壓力．(3)不能過(guò)最高點(diǎn)的條件v＜v臨(實(shí)際上球還沒(méi)有到達(dá)最高點(diǎn)就脫離了軌道)．eq\a\vs4\al(2.)輕桿模型如圖所示，有物體支撐的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)的情況：(1)臨界條件：由于硬桿和管壁的支撐作用，小球恰能到達(dá)最高點(diǎn)的臨界速度v臨界＝0.(2)如圖甲所示的小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力情況：①當(dāng)v＝0時(shí)，輕桿對(duì)小球有豎直向上的支持力N，其大小等于小球的重力，即N＝mg.②當(dāng)0＜v＜eq\r(gR)時(shí)，桿對(duì)小球的支持力的方向豎直向上，大小隨速度的增大而減小，其取值范圍是：mg＞N＞0.③當(dāng)v＝eq\r(gR)時(shí)，N＝0.④當(dāng)v＞eq\r(gR)時(shí)，桿對(duì)小球有指向圓心的拉力，其大小隨速度的增大而增大．如圖，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán)．小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開(kāi)始下滑，在小環(huán)下滑的過(guò)程中，大圓環(huán)對(duì)它的作用力()A．一直不做功B．一直做正功C．始終指向大圓環(huán)圓心D．始終背離大圓環(huán)圓心[解析]由于大圓環(huán)是光滑的，因此小環(huán)下滑的過(guò)程中，大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力方向始終與速度方向垂直，因此作用力不