高中物理豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí).ppt

1、知識(shí)回顧,1.物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力本質(zhì)： 2.處理圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本方法：,物體所受的沿半徑方向的合力,牛頓運(yùn)動(dòng)定律,豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí),無(wú)錫市第六高級(jí)中學(xué),王治國(guó),典型 1：球 繩 模 型,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。,（1）當(dāng)小球在最低點(diǎn)A的速度為V1時(shí)，向心力的來(lái)源和繩的張力大小,（2）當(dāng)小球在最高點(diǎn)B的速度為V2時(shí)，向心力的來(lái)源和繩的張力大小,試分析：,（3）若小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)則 最高點(diǎn)的速度應(yīng)滿足什么條件？,典型 2：球 桿 模 型,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)桿一端固定著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。,

2、（1）當(dāng)小球在最低點(diǎn)A的速度為V1時(shí)，向心力的來(lái)源和桿的彈力大小,（2）小球能通過(guò)最高點(diǎn)則在最高點(diǎn)的 速度應(yīng)滿足什么條件？,（3）當(dāng)小球在最高點(diǎn)B的速度為V2時(shí)，向心力的來(lái)源和桿的彈力大小,典型 2：球 桿 模 型,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)桿一端固定著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。,（4）在最高點(diǎn)桿對(duì)小球是支持力小球速度v滿足什么條件 ？在最高點(diǎn)桿對(duì)小球是拉力小球速度v滿足什么條件 ？,當(dāng)v2v0時(shí)，桿對(duì)球有向上的支持力,當(dāng)v2v0時(shí)，桿對(duì)球有向下的拉力,思考：下列物體的運(yùn)動(dòng)哪些是球繩模型?,A物體沿豎直內(nèi)軌運(yùn)動(dòng),B物體在細(xì)管中運(yùn)動(dòng),C 帶孔的小球套在桿上運(yùn)動(dòng),A D,B C

3、,哪些是球桿模型？,D 水流星,球繩模型 離心軌道 球桿模型 圓形管道,沒(méi)有支撐物的物體,有支撐物的物體,能通過(guò)最高點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是,能通過(guò)最高點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件,練習(xí)：如圖，小球從光滑豎直軌道上的離地高H的A點(diǎn) 滑下，通過(guò)一個(gè)豎直圓周軌道，求： （1）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)軌道對(duì)小球的彈力大小,練習(xí)1：如圖，小球從光滑豎直軌道上的離地高H的A點(diǎn) 滑下，通過(guò)一個(gè)豎直圓周軌道，求： （2）小球在B點(diǎn)的對(duì)軌道的壓力大??？,（3）至少要從多高的地方滑下才能順利的通過(guò)最高點(diǎn)B?,練習(xí)2.用鋼管做成半徑為R=0.5m的光滑圓環(huán)（管徑遠(yuǎn)小于R）豎直放置，一小球（可看作質(zhì)點(diǎn)，直徑略小于管徑）質(zhì)量為m=0.

4、2kg在環(huán)內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求:小球通過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)，下列兩種情況下球?qū)鼙诘淖饔昧? 取g=10m/s2 (1) A的速率為1.0m/s (2) A的速率為4.0m/s,FN1=1.6 N,FN2=4.4 N,對(duì)內(nèi)管壁的作用力方向向下,對(duì)外管壁的作用力方向向上,O,練習(xí)3.如圖所示，在傾角為 =30的光滑斜面上，有一 根長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.8 m的細(xì)繩，一端 固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量 為m=0.2 kg的小球，沿斜面做 圓周運(yùn)動(dòng)，若要小球能通過(guò)最高點(diǎn)A，則小球在最低點(diǎn)B的最小速度是（ ） A.2 m/s B. m/s C. m/s D. m/s,C,拓展：若把細(xì)繩改為桿，則小球在最低點(diǎn)B的最小速度是,4

5、m/s,1如圖所示，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過(guò)O的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)。圖中a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對(duì)球作用力可能是 ( ) A、a處為拉力，b處為拉力 B、a處為拉力，b處為推力 C、a處為推力，b處為拉力 D、a處為推力，b處為推力,練習(xí),A B,2.桿末端固定一個(gè)裝水的小桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，水的質(zhì)量m=0.5kg，繩長(zhǎng)=40cm.求： （1）桶在最高點(diǎn)水不流出的最小速率？ （2）水在最高點(diǎn)速率=3m/s時(shí)水對(duì)桶底的壓力？(g取10m/s2),練習(xí),3.如圖所示，LMPQ是光滑軌道，LM水平，長(zhǎng)為5.0 m，MPQ是一半徑為R=1

6、.6 m的半圓，QOM在同一豎直線上，在恒力F作用下，質(zhì)量m=1 kg的物體A由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到M時(shí)立即停止用力.欲使A剛好能通過(guò)Q點(diǎn)，則力F大小為多少？（取g=10 m/s2）,練習(xí),4.長(zhǎng)度為L(zhǎng)0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有一質(zhì)量為m3.0kg的小球，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)小球的速率是2.0ms，g取10ms2，則此時(shí)細(xì)桿OA受到 （） A、6.0N的拉力B、6.0N的壓力 C、24N的拉力D、24N的壓力,B,5.一小球質(zhì)量為m，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的懸繩（不可伸長(zhǎng)，質(zhì)量不計(jì)）固定于O點(diǎn)，在O點(diǎn)正下方L/2處釘有一顆釘子，如圖所示，將懸線沿水平方向拉直無(wú)初速釋放后，

7、當(dāng)懸線碰到釘子后的瞬間： A小球線速度沒(méi)有變化 B小球的角速度突然增大到原來(lái)的2倍 C小球的向心加速度突然增大到原來(lái)的2倍 D懸線對(duì)小球的拉力突然增大到原來(lái)的2倍,（A、B、C）,練習(xí),6（ 08無(wú)錫二模） 如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，問(wèn)： (1)要使盒子在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力， 則該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為多少？ (2)若盒子以第（）問(wèn)中周期的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 則當(dāng)盒子運(yùn)動(dòng)到圖示球心與O點(diǎn)位于同一水平面位置時(shí)， 小球?qū)凶拥哪男┟嬗凶饔昧?，作用?/p>

8、為多大？,練習(xí),7.如圖所示, 在內(nèi)壁光滑的平底試管內(nèi)放一個(gè)質(zhì)量為1g的小球, 試管的開(kāi)口端加蓋與水平軸O連接. 試管底與O相距5cm, 試管在轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下沿豎直平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 求： (1) 轉(zhuǎn)軸的角速度達(dá)到多大時(shí), 試管底所受壓力的最大值等于最小值的3倍. (2) 轉(zhuǎn)軸的角速度滿足什么條件時(shí),會(huì)出現(xiàn)小球與試管底脫離接觸的情況? g取10m/s2.,8（2010無(wú)錫模擬）如圖所示，從光滑的1/4圓弧槽的最高點(diǎn)滑下的小球，滑出槽口時(shí)速度為水平方向，槽口與一個(gè)半球頂點(diǎn)相切，半球底面為水平，已知圓弧槽的半徑為R1，半球的半徑為R2.求：,（1）小球運(yùn)動(dòng)到1/4圓弧槽的底部對(duì)圓弧槽的底部壓力為多少

9、？ （2）若要使小球滑出槽口后不沿半球面下滑，則R1與R2應(yīng)滿足 什么關(guān)系？ （3）若小球剛好不沿半球面下滑，則小球落地時(shí)的動(dòng)能為多少？,【解析】,答案:,9.（2008山東T24）某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的玩具軌道，其中“2008”四個(gè)等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑 的薄壁細(xì)圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)（所有數(shù)字均由 圓或半圓組成，圓半徑比細(xì)管的內(nèi)徑大得多），底端與 水平地面相切.彈射裝置將一個(gè)小物體（可視為質(zhì)點(diǎn)） 以va=5 m/s的水平初速度由a點(diǎn)彈出，從b點(diǎn)進(jìn)入軌道， 依次經(jīng)過(guò)“8002”后從p點(diǎn)水平拋出.小物體與地面ab段 間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.3，不計(jì)其他機(jī)械能損失.已知ab 段長(zhǎng)L=1.5 m，數(shù)字“0”的半徑R=0.2 m，小物體質(zhì)量 m=0.01 kg，g=10 m/s2.求：,（1）小物體從p點(diǎn)拋出后的水平射程. （2）小物體經(jīng)過(guò)數(shù)字“0”的最高點(diǎn)時(shí)管道對(duì)小物體作用力的大小和方向.,【解析】（1）設(shè)小物體運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，對(duì)小物體由a運(yùn)動(dòng)到p過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得 -mgL-2Rmg= mv2- mv2a 小物體自p點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，水平射程為x，則豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)2R= gt2 水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)x=vt 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得x=0.8 m. ,