5.6向心力（第三课时） 竖直面内典型圆周运动模型—2020-2021学年人教版高中物理必修二课件

5.6 向心力（第三课时） 竖直面内典型圆周运动模型 人教版 高中物理必修二 第五章曲线运动 在竖直平面内做圆周运动的物体，按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类： 一是无支撑(如球与绳连接,沿内轨道运动的过山车等),称为”绳(环)约束模型”; 二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等)，称为“杆(管)约束模型”。 竖直面内典型圆周运动模型 【必备知识】 单向约束之绳、外轨道约束下的竖直面内圆周运动临界问题： 一、绳(环)约束模型 ▲能过最高点的条件：v≥ ，当v＞ 时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力 ▲不能过最高点的条件：v＜V临界（实际上球还没到最高点时就脱离了轨道做斜抛运动） ▲临界条件：绳子或轨道对小球没有力的作用 ▲特点：绳对小球，轨道对小球只能产生指向圆心的弹力 mg=mv2/R→v临界= （可理解为恰好转过或恰好转不过的速度） 绳子系着装有水的木桶，在竖直面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳子长度为l=60cm，求：（g取10m/s2） （1）最高点水不留出的最小速度？ （2）设水在最高点速度为V=3m/s，求水对桶底的压力？ 双向约束之轻杆、管道约束下的竖直面内圆周运动的临界问题： 二、杆(管)约束模型 ▲轻杆模型特点：物体(如小球)在轻杆作用下的运动，或在管道中运动时，随着速度的变化，杆或管道对其弹力发生变化．这里的弹力可以是支持力，也可以是压力，即物体所受的弹力可以是双向的，与轻绳 的模型不同．因为绳子只能提供拉力，不能提供支 持力；而杆、管道既可以提供拉力，又可以提供支 持力；在管道中运动，物体速度较大时可对上壁产 生压力，而速度较小时可对下壁产生压力．在弹力 为零时即出现临界状态． ①如图所示，轻杆一端连一小球，在竖直面内作圆周运动： 二、杆(管)约束模型 ▲轻杆模型临界条件： (1)能过最高点的临界条件是：v=0．这可理解为恰好转过或恰 好不能转过最高点的临界条件，此时支持力． 如图所示，有一长为L的细线，细线的一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球，现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动。已知水平地面上的C点位于O点正下方，且到O点的距离为1.9L。不计空气阻力。(1)求小球通过最高点A时的速度vA;(2)若小球通过最低点B时，细线对小球的拉力T恰好为小