第六章專題豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的輕繩輕桿模型課件高一下學(xué)期物理人教版

專題：豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的輕繩、輕桿模型新課引入思考：摩托車為什么很安全的呢？輕繩模型定義：無支撐物（如球與繩連接、沿內(nèi)軌道運(yùn)動(dòng)的過山車等）的豎直面的圓周運(yùn)動(dòng)，稱為“輕繩模型”輕繩模型如圖小球在細(xì)繩作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)

小球通過最低點(diǎn)時(shí)：FTmg可得：隨著速度的增大，通過最低點(diǎn)時(shí)繩子會(huì)斷掉輕繩模型思考：如果小球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度整體較慢，小球能順利通過最高點(diǎn)嗎？如果速度過小，小球在到達(dá)最高點(diǎn)前就會(huì)做向心運(yùn)動(dòng)，脫離軌道。如果小球要順利通過最高點(diǎn)，那么其速度應(yīng)滿足什么條件？輕繩模型思考討論：小球通過最高點(diǎn)的速度條件？小球通過最高點(diǎn)時(shí)：mgO繩繩施力特點(diǎn)：只能施加指向圓心的拉力輕繩模型小球通過最高點(diǎn)時(shí)：

小球受向下的拉力

小球?qū)o法做完整的圓周運(yùn)動(dòng)輕繩模型思考：水流星表演時(shí)，碗中是裝滿了水的！表演時(shí)是如何做到“滴水不漏”的呢？NGN=0時(shí)水恰好不掉出碗中的水將不會(huì)漏出通過最高點(diǎn)時(shí)：鞏固提升如圖所示，過山車的軌道可視為豎直平面內(nèi)半徑為的圓軌道。質(zhì)量為的游客隨過山車一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)游客以速度經(jīng)過圓軌道最高點(diǎn)時(shí)（）A．處于超重狀態(tài) B．加速度方向豎直向下C．速度大小一定為 D．對(duì)座椅的作用力為輕桿模型定義：有支撐物（如球與桿連接、小球在彎管內(nèi)運(yùn)動(dòng)等）的豎直面的圓周運(yùn)動(dòng)，稱為“輕桿模型”or輕繩模型如圖所示，輕桿上固定的小球使其在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)輕桿模型mgON桿(管)施力特點(diǎn)：可拉、可壓，可向上、可向下；最高點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)方程：輕繩模型1、FT=0時(shí)：2、FT>0時(shí)：①桿對(duì)球有向下的拉力①桿對(duì)球有向上的支持力輕桿模型輕繩模型思考：如果小球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度為0時(shí)，小球能順利通過最高點(diǎn)嗎？由于桿對(duì)球可以產(chǎn)生支持力，故即使到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度減為零，小球也不會(huì)往下掉。輕桿模型

ovmgFT重力和桿的拉力的合力提供向心力可見，此時(shí)桿的拉力最大。輕桿模型物理情景輕繩模型輕桿模型實(shí)例球與繩連接、水流星、沿內(nèi)軌道運(yùn)動(dòng)的“過山車”等球與桿連接、球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)等圖示受力特征物體受到的彈力方向：向下或等于零物體受到的彈力方向：向下、等于零或向上過最高點(diǎn)條件鞏固提升（多選）如圖所示，某乘客在慧如公園乘坐摩天輪，設(shè)乘客到摩天輪中心的距離為，摩天輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為，下列說法正確的是（）A．在最高點(diǎn)時(shí)乘客線速度必須不小于B．乘客的加速度不變C．在最低點(diǎn)時(shí)乘客處于超重狀態(tài)D．在最低點(diǎn)時(shí)乘客對(duì)座椅的壓力與座椅對(duì)乘客的支持力大小相等

歸納總結(jié)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題如圖所示，一個(gè)固定在豎直平面上的光滑圓形管道，質(zhì)量為M，管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，質(zhì)量為m，小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，已知M>m，下列說法正確的是（

）A．小球通過管道最低點(diǎn)時(shí)，管道對(duì)地面的壓力為(m＋M)gB．小球通過管道最高點(diǎn)時(shí)，管道對(duì)地面的壓力可能大于(m＋M)gC．小球通過管道最高點(diǎn)時(shí)，管道對(duì)地面的壓力不可能為零D．小球通過管道最高點(diǎn)時(shí)，管道對(duì)地面壓力可能為Mg臨界問題如圖，用一根長的細(xì)線，一端系一質(zhì)量的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），另一端固定在一光滑錐體頂端，錐面與豎直方向的夾角。小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。取重力加速度，結(jié)果可用根式表示，求：（1）若要小球離開錐面，則小球的角速度至少為多大；（2）若細(xì)線與豎直方向的夾角為，則小球的角速度為多大。水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題臨界問題水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題臨界問題（多選）如圖所示，兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的、相同的木塊A和B放在轉(zhuǎn)盤上且木塊A、B與轉(zhuǎn)盤中心在同一條直線上，兩木塊用長為L的細(xì)繩連接，木塊與轉(zhuǎn)盤的最大靜摩擦力均為各自重力的k倍，A放在距離轉(zhuǎn)軸L處，整個(gè)裝置能繞通過轉(zhuǎn)盤中心的轉(zhuǎn)軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)，開始時(shí)，繩恰好伸直但無彈力，現(xiàn)讓該裝置從靜止轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度緩慢增大，以下說法不正確的是（）水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題傾斜轉(zhuǎn)盤問題如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定轉(zhuǎn)軸以恒定角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上離轉(zhuǎn)軸2m處有一小物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）與圓盤始終保持相對(duì)靜止，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，盤面與水平面間的夾角為30°，g=10m/s2，則（）A．小物體隨圓盤以不同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，越大時(shí)，