第二章 专题强化 竖直面内的圆周运动 课件 -2022-2023学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

专题 竖直面内的圆周运动 第二章　匀速圆周运动 重点内容，考试必考 要赶一点进度了。 过山车为什么很安全的呢 ？ 课堂引入 物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速圆周运动（自然）。常见模型有两种：分类方式看轨道最高点时的受力情况 最高点无支撑,称为绳(单轨)模型; 最高点有支撑，称为“杆(双轨)模型。 物体在竖直面内做的自然的圆周运动是一种变速圆周运动。部分是可以被控制速度的，在竖直面内仍然可以做匀速圆周运动，比如摩天轮在竖直面内做匀速圆周运动。 mg O 绳 mg O 轨道 质点在细绳作用下在竖直面内做圆周运动 质点沿竖直光滑轨道内侧做圆周运动 绳(内轨道)施力特点：只能施加指向圆心的拉力(或压力)． 临界条件：恰好转过最高点。 竖直圆周：绳（单轨）模型 把小球看做是一个质点，质点在细线作用下在竖直面内做圆周运动，自然情况下，向上运动速度会减小，向下运动速度会增加，由此可知这种情景下最高点的速度最小，最低点的速度最大。 再做受力分析，最高点受到自身的重力向下还受到绳子的拉力也向下。单轨也是一样的，在最高点受到自身的重力和单轨向下的压力。那么绳子和单轨只能施加指向圆心的力，在最高点提供的力只能竖直向下。在最高点处的公式是唯一确定的。 按照效果来讲，我们把在最高点无法提供支撑力的情景归纳为一种模型，叫做绳模型。 mg O 轨道 竖直圆周：绳（单轨）模型分析 若通过最高点时有速度，则在最高点处小球做圆周运动。 说明在最高点处小球需要向心力，由重力和拉力提供。 拉力可以为零，重力不可以为零，合力有最小值。 合力等于向心力，物体做圆周运动。 线速度不为零， 若m=1kg，g=10m/s2,r=1m,假设物体能运动到最高点且v=1m/s，计算他所需要的向心力。 圆周运动需要向心力，在最高点做圆周运动，那么在最高点处小球也需要向心力，这个向心力是由绳子的拉力和重力共同提供的。有同学认为此时速度只需要比零大一点点就可以了，那圆周运动所需的向心力就是一个趋于零的数，但是提供的力最小都有一个重力，所以给多了要做近心运动，不能完成圆周运动。想要让小球做圆周运动那么临界条件就是小球不受到绳子的拉力，只收到重力，由重力完全提供向心力，此时对应的速度最小。 如果最高点的速度比临界速度小会做什么运动，进行，小一点演示一下，再小一点演示一下近心运动是怎么做的。 mg O 轨道 竖直圆周：绳（单轨）模型 笔记区域 临界条件：恰好转过最高点或恰好不能转过最高点。 临界条件：v临=,FT=0,mg=mv2/R 恰好通过最高点 时FＮ＝０ 时FＮ>０ 时 近心运动 最低点受力分析： 杆的拉力最大 最高点受力分析： 圆周运动需要向心力，在最高点做圆周运动，那么在最高点处小球也需要向心力，这个向心力是由绳子的拉力和重力共同提供的。有同学认为此时速度可以为零，那圆周运动所需的向心力是零，但是提供的力最小都有一个重力，所以给多了要做近心运动，不能完成圆周运动。想要让小球做圆周运动那么临界条件就是小球不受到绳子的拉力，只收到重力，由重力完全提供向心力，此时对应的速度最小。 mg FN 时FＮ＝０ 时FＮ>０ 时 近心运动 v v2 mg FN 最高点： 最低点： 注：桶不能对水提供向上的力，水将会洒出杯子。 实例分析——水流星 竖直圆周：杆（双轨）模型 mg O N mg O N 杆 管道 小球放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动 轻杆上固定的小球使其在竖直面内作圆周运动 杆(双轨)施力特点：可拉、可压，可向上、可向下； 临界条件：恰好转过最高点 和 杆/轨给球的力的方向。 把小球看做是一个质点，质点在细线作用下在竖直面内做圆周运动，自然情况下，向上运动速度会减小，向下运动速度会增加，由此可知这种情景下最高点的速度最小，最低点的速度最大。 再做受力分析，最高点受到自身的重力向下还受到绳子的拉力也向下。单轨也是一样的，在最高点受到自身的重力和单轨向下的压力。那么绳子和单轨只能施加指向圆心的力，在最高点提供的力只能竖直向下。在最高点处的公式是唯一确定的。 按照效果来讲，我们把在最高点无法提供支撑力的情景归纳为一种模型，叫做绳模型。 竖直圆周：杆（双轨）模型 FN mg o r FN mg 在最高点处小球需要向心力，由重力和拉力提供。 FN= - mg时，合力可以为零。 线速度可以为零即通过最高点的临界。 若m=1kg，g=10m/s2,r=1m,假设物体能运动到最高点且v=1m/s，计算他所需要的向心力，计算此时杆给球的力。 把小球看做是一个质点