6.4.2竖直面内的圆周运动 习题课课件-浙江省舟山中学2020-2021学年高一物理人教版（2019）必修第二册

§6.4 习题课-竖直面内的圆周运动 《圆周运动》 思考：为什么在最高点时过山车没有掉下来？ 为什么杯子倒过来的时候水没有流出来？ 过山车 水流星表演 N=0时临界情况水恰好不掉出， 临界速度 当 时，杯里的水做向心运动，没到最高点就会洒下来。 是“水流星”表演成功的关键. G N N' 在“水流星”表演中，杯子在竖直平面做圆周运动。在最高点时，杯口朝下，但杯中水却不会流下来，为什么？ 1.水流星之谜 O 杆 O 管道 模型一：轻杆、圆管模型 问题：长为r的轻杆一端固定着一质量为m的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动。当小球在最高点A的速度为v时，杆的受力与速度的关系怎样？ 思考：绳和轻杆受力有什么区别？ mg T v o 问题2:在最高点时，何时杆表现为拉力？何时杆表现为支持力？试求其临界速度。 杆球模型： 最高点： 拉力 支持力 临界速度： 当v<v0，杆对球有向上的支持力。 当v>v0，杆对球有向下的拉力； 问题1:最高点的最小速度是多少? 最小速度v=0，此时mg=N N mg v o 思考：过山车为什么过最高点时不会掉下来？ 2.过山车之谜 实验室的过山车 有一竖直放置、内壁光滑圆环，其半径为r，质量为m 的小球沿它的内表面做圆周运动，分析小球在最高点A的速度应满足什么条件？ A 思考：小球过最高点的最小速度是多少? 当v=vmin，小球刚好能够通过最高点； 当v<vmin，小球偏离原运动轨道，不能通过最高点； 当v>vmin，小球能够通过最高点。 mg N 总结：竖直平面内圆周运动的临界问题 物理情景 图示 在最高点的临界特点 做圆周运动条件 细绳拉着小球在竖直平面内运动 T=0 在最高点时速度应不小于 小球在竖直放置的光滑圆环内侧运动 FN=0 在最高点时速度应不小于 小球固定在轻杆上在竖直面内运动 V>0 F向>0 F向=FT+mg 或 F向=mg-Fn 在最高点速度应大于0 小球在竖