第六章 专题 圆周运动综合问题 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章 专题：竖直平面的圆周运动 竖直平面内的圆周运动，一般情况下是变速圆周运动，物体能否通过最高点是有条件的。 过山车 水流星表演 情景引入 1.轻绳模型 绳约束 内轨道约束 ①特点：“轻绳”只能对小球产生拉力，不能产生支持力。（内轨道约束类似） ②实例：球与绳连接、水流星、沿内轨道的“过山车”等。 --小球组成无支撑的物理模型 ③分析： a.在最高点 o mg 设在最高点小球速度为，半径为r Q1:小球的受力情况？ Q2:向心力的来源？ Q3:拉力与什么关系？ Q4:恰好通过最高点的最小速度是多少？ 当变小时，拉力也变小 我们把称为临界速度，即通过最高点的最小速度。 如果在最高点时的速度小于临界速度呢？ b.在最低点 o mg T2 r 设在最高点小球速度为，半径为r 绳对小球产生竖直向上的拉力 1.如图所示，一个小球沿竖直固定的光滑圆形轨道的内侧做圆周运动，圆形轨道的半径为R，小球可看作质点，则关于小球的运动情况，下列说法正确的是（ ） A. 小球的线速度方向时刻在变化，但总在圆周切线方向上 B. 小球通过最高点的速度可以等于0 C. 小球线速度的大小可以小于 D. 小球线速度的大小总大于或等于 课堂练习 AD 2.[2021·湖北宜昌一中月考] 如图所示是马戏团中上演的飞车节目.在竖直平面内有半径为R的圆轨道,表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动.已知人和摩托车的总质量为m,重力加速度为g,人以v1=的速度通过轨道最高点B,并以v2=v1的速度通过最低点A,则在A、B两点时轨道对摩托车的压力大小相差(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg D 2.轻杆模型 ——小球组成有支撑的物理模型 杆约束 管道约束 ①特点：“轻杆”既能对小球产生拉力，也能产生支持力。（管道约束类似） ②分析 a.在最低点 v1 o mg FT 设小球在最低点的速度为半径为r r 根据受力分析，此时杆对小球的弹力为拉力 拉力与重力的合力提供向心力 这种情况和绳模型相同 mg T v o mg v o b.在最高点 N 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？ 拉力 支持力 Q1:最高点的最小速度是多少? 最小速度，此时 Q2: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。 对于临界速度的讨论 ①当，即杆对小球没有任何作用力时 ②当，杆对球有向上的支持力，用于抵消多余的重力 ③当，杆对球有向下的拉力，用于补充重力 3.如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动. (1)若小球恰好能通过最高点，则小球在最高点速度是多少？小球的受力情况如何？ (2)若小球在最低点受到杆子的拉力为3mg，则小球在最低点的速度是多少？ O $