第六章 专题强化 圆周运动的综合分析—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共28张PPT)

高一物理备课组 专题强化　圆周运动的综合分析 学习目标 1.会分析竖直面内的圆周运动，掌握轻绳、轻杆作用下圆周运动的分析方法. 2.掌握圆周运动临界问题的分析方法. 课堂探究 01 1.竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型 如图1所示，甲图中小球受绳拉力和重力作用，乙图中小球受轨道的弹力和重力作用，二者运动规律相同，现以甲图为例. (1)最低点动力学方程： 竖直面内的圆周运动 一 图1 例1　如图2所示，长度为L＝0.4 m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m＝0.5 kg，小球半径不计，g取10 m/s2，求： 图2 (1)小球刚好通过最高点时的速度大小； 答案　2 m/s (2)小球通过最高点时的速度大小为4 m/s时，绳的拉力大小； 答案　15 N (3)若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球运动过程中速度的最大值. 2.竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型 如图3所示，细杆上固定的小球和光滑管形轨道内运动的小球在重力和杆(管道)的弹力作用下做圆周运动. 图3 (1)最高点的最小速度 由于杆和管在最高点处能对小球产生向上的支持力，故小球恰能到达最高点的最小速度v＝0，此时小球受到的支持力FN＝mg. (2)小球通过最高点时，轨道对小球的弹力情况 例2　如图4，长为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直面内做圆周运动，A端连着一个质量m＝2 kg的小球(半径不计).求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向(g取10 m/s2，取π2＝10)： (1)杆做匀速圆周运动的转速为2 r/s； 图4 答案　140 N　方向竖直向上 解析　假设小球在最高点受到轻杆的作用力竖直向下，则小球受力如图所示： 杆的转速为2 r/s时，ω＝2π·n＝4π rad/s， 由牛顿第二定律得F＋mg＝mLω2， 故小球所受杆的作用力 F＝mLω2－mg＝2×(0.5×42×π2－10) N＝140 N， 即杆对小球有140 N的拉力，由牛顿第三定律可知，小球对杆的拉力大小为140 N，方向竖直向上. (2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s. 答案　10 N　方向竖直向下 解析　杆的转速为0.5 r/s时，ω′＝2π·n′＝π rad/s， 同理可得小球所受杆的作用力 F′＝mLω′2－mg＝2×(0.5×π2－10) N＝－10 N. 力F′为负值表示