第6章 微专题5 圆周运动的轻杆模型及扩展问题-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册同步导学案配套PPT课件（人教版，多选）

人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 微专题5 圆周运动的轻杆模型及扩展问题 人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 关键能力合作探究 课堂检测巩固演练 课时作业素养提升 人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 关键能力合作探究 类型1 圆周运动的轻杆模型 一探究归纳 1.模型概述 有支撑物（如球与杆连接，小球在弯管内运动等）的竖直面内的圆周运 动，称为“轻杆模型”。 人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 2.模型特点 情景图示 弹力特征 弹力可能向下，可能向上，也可能等于零 人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 受力示意图 m.o mg mg 1 0 力学方程 mg±FN=mR 临界特征 o=0,即F向=0，此时Fx=mg v=Vgr的意义 F表现为拉力还是支持力的临界点 人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 典例1 如图甲所示，一轻杆一端固定在0点，另一端固定一小球，在 竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间 弹力大小为F,小球在最高点的速度大小为，F-2图像如图乙所示。 下列说法正确的是(B) A. 当地的重力加速度大小为分 B.小球的质量为R 甲 C.当2=c时，杆对小球弹力方向向上 D.若c=2b,则杆对小球弹力大小为2a 人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 解析]通过图像乙分析可知，当=b,F=0时，小球做圆周运动的 向心力由重力提供，即mg一mR,g只，A错误；当可2-0，A=a时， 重力等于弹力八，即mg=4,所以m名名，B正确；>b时，杆 对小球的弹力方向与小球重力方向相同，竖直向下，故当)=c时，杆 2b 对小球弹力的方向竖直向下，C错误；0=C=2b时，mg+=mR, 解得FN=mg=u,D错误。 人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 名师点评 小球通过最高点时杆或管对小球的弹力情况 1.v>VRg,杆或管的外侧对球产生向下的拉力或弹力，F随v增大而 增大。 2.0=VRg,球在最高点只受重力，不受杆或管的作用力，F=0。 3.0<v<VRg,杆或管的内侧对球产生向上的弹力，F随v的增大而 减小。 4.0=0,小球受到的支持力FN=mg。 人教物理必修第二册 返回导航 上页副 下页 针对训练 小球，如图所示，小球以0点为圆心在竖直平面内做圆周运 动，通过最高点时小球的速率是1ms,取g=10m/s2,则此时细杆对 小球的作用力为( A.15N,方向向上 B.15N,方向向下 C.5N,方向向上 D.5N,方向向下 人教物理必修第二册 返回导航 上页 下页 解析：在最高点，假设细杆对小球的作用力方向向上，根据牛顿第二定 2 律得mg-F=mZ,解得F=mg-mZ-20N-2X0.4N=15N,可知 细杆对小球的作用力大小为15N,方向向上，故A正确，B、C、D错 误。