6.4 生活中的圆周运动（第2课时）学案 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.4 生活中的圆周运动（第二课时） 【学习目标】 1、会在具体问题中分析向心力的来源 2、会应用牛顿运动定律解决圆周问题 3、会处理竖直面内的圆周运动 重点：会应用牛顿运动定律解决竖直面内的圆周运动 难点：会在具体问题中分析向心力的来源 【学习过程】 学习活动一、旧知回顾 1、描述圆周运动快慢的物理量有哪些？他们之间有何区别与联系？ 2、向心力的大小怎样计算？向心力的方向怎样？作用是什么？ 3、处理圆周运动的步骤是什么？ 学习活动二、轻绳模型 情景分析 例1、如图所示，一质量为0.5kg的小球，用0.4m长的细线拴住在竖直面内做圆周运动，求：① 当小球运动到圆上最高点速度为2m/s时，此时细线的拉力是多少？② 当小球在圆上最高点速度为4m/s时，细线的拉力是多少？③要使小球运动到圆上最高点时不脱离圆轨道，小球在最高点的速度至少多大？取g=10m/s2。 例2、质量为m的小球在竖直平面内半径为R的圆形轨道内侧运动，经过最高点而刚好不脱离轨道时的速度为v，则小球以2v的速度经过最高点时，对轨道内侧的压力大小为多少？ 知识点一：轻绳模型 物理情景 示意图 在最高点的临界特征 做完整圆周运动的条件 细绳拉着小球在竖直平面内做圆周运动 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做圆周运动 在最高点时速度应不小于 学习活动二、轻杆模型 情景分析 例3、如图所示，长0.5m的轻质细杆，一端固定有一个质量为3kg的小球，另一端由电动机带动，使杆绕O在竖直平面内作匀速圆周运动。取g=10m/s2，则：v ⑴小球通过最低点时，速率为2m/s，杆对小球的拉力为多大？方向向哪？ ⑵小球通过最高点时，速度为零是否会掉下来？ ⑶小球在最高点处的速度为多大时杆对球的力为零？ ⑷小球通过最高点时，速率为2m/s，杆对小球的拉力为多大？方向向哪？ 例4、(多选)如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，下列说法中正确的是(　　) A．小球通过管道最低点时，小球对管道的压力向下 B．小球通过管道最低点时，小球对管道的压力向上 C．小球通过管道最高点时，小球对管道的压力可能向上 D．小球通过管道最高点时，小球对管道可能无压力 知识点二：轻杆模型 物理情景 示意图 在最高点的临界特征 做完整圆周运动的条件 受力情况 小球固定在轻杆上，在竖直平面内做圆周运动 v＝0 F向＝0 FN＝mg 在最高点时速度应大于等于0 （1），杆对小球有支持力 （2）杆无力 （3），杆对小球施加的是拉力 小球在竖直放置的光滑管中做圆周运动 v＝0 F向＝0 FN＝mg 在最高点时速度应大于等于0 （1），下环对小球有支持力 （2）上下环均无力 （3）上环对小球有支持力 过关练习 1.“水流星”是一个经典的杂技表演项目,杂技演员将装水的杯子(可视为质点)用细绳系着让杯子在竖直平面内做圆周运动。杯子到最高点时杯口向下,水也不会从杯中流出,如图所示。若杯子质量为m,所装水的质量为M,杯子运动到圆周的最高点时,水对杯底刚好无压力,重力加速度为g,则杯子运动到圆周最高点时,杂技演员对细绳的拉力大小为(　　)。 A.0 B.mg C.Mg D.(M+m)g 2、如图所示，长度为L=0.50m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=1kg的小球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，已知小球过最高点时的速率为1m/s,取g=10m/s2，则此时小球受到杆（　　） A．8N向下的拉力 B．8N向上的支持力 C．12N向下的拉力 D．12N向上的支持力 3、如图，轻绳OA拴着质量为m的物体，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．小球过最高点时的最小速度是0 B．小球过最高点时，绳子拉力可以为零 C．若将轻绳OA换成轻杆，则小球过最高点时，轻杆对小球的作用力不可以与小球所受重力大小相等，方向相反 D．若将轻绳OA换成轻杆，则小球过最高点时的最小速度是 4、（多选）如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动．现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点．则杆对球的作用力可能是（ ） A．a处为拉力，b处为拉力 B．a处为拉力，b处为推力 C．a处为推力，b处为拉力 D．a处为推力，b处为推力 5、如图甲，小球用不可伸长的轻绳连接绕定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时绳子拉力大小为FT，拉力FT与速度的平方v2的关系如图乙所示，图像中的数据a和b以及重力加速度g都为已知量，以下说法正确的是(　　) A.