第6章 培优课3 圆周运动中的模型和临界问题（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

圆周运动 第六章　 培优课三　圆周运动中的模型和临界问题 返回目录 物理　必修　第二册 　 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课后·限时作业 课堂·深度探究 考点一　竖直平面内圆周运动的两种模型 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 考点二　水平面内圆周运动的临界问题 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 课末·随堂演练 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 返回目录 物理　必修　第二册 　 课后·限时作业 返回目录 物理　必修　第二册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 [学习目标] 1.会建立竖直平面内圆周运动的轻绳模型和轻杆模型(物理观念).2.学会应用动力学知识分析轻绳和轻杆模型的方法(科学思维).3.分析临界状态，找到临界条件，解决临界问题(科学思维)． 1．两种模型特点 (1)轻绳模型：竖直(光滑)圆弧内侧的圆周运动、水流星的运动等，类似轻绳一端的物体以轻绳另一端为圆心的竖直平面内的圆周运动．其特点是在最高点无支撑． (2)轻杆模型：竖直(光滑)圆管内的圆周运动、小球套在竖直圆环上的运动等，类似轻杆一端的物体以轻杆另一端为圆心的竖直平面内的圆周运动．其特点是在最高点有支撑． 2．竖直面内圆周运动的两个基本模型的比较 项目 轻绳模型 轻杆模型 情景图示 最高点 受力特征 除重力外，物体可能受到向下的弹力 除重力，物体可能受到向下或向上的弹力 受力示意图 项目 轻绳模型 轻杆模型 最高点 力学方程 mg＋FN＝m mg±FN＝m 临界特征 FN＝0，即mg＝m，即vmin＝ v＝0时，F向＝0，即FN＝mg v＝的意义 物体能否过最高点的临界速度 FN表现为拉力(压力)还是支持力的临界速度 项目 轻绳模型 轻杆模型 过最高点的条件 最高点的速度v≥ 最高点的速度v≥0 过最低点受力分析 FN－mg＝m，轻绳或圆轨道受拉力或压力最大，存在绳断的临界条件 FN－mg＝m，存在对杆拉力或对管压力的最大值 【例题1】 如图所示，质量为1.6 kg，半径为0.5 m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径．它们的质量分别为mA＝1 kg、mB＝2 kg.某时刻，小球A、B分别位于圆管最低点和最高点，且A的速度大小为vA＝3 m/s，此时杆对圆管的弹力为零．则B球的速度大小vB为(g取10 m/s2)(　　) A．2 m/s B．4 m/s C．6 m/s D．8 m/s 思维导引：A球做圆周运动的向心力由圆管对A球作用力和A球的自重之和，再由圆管的受力列式，求出圆管对B的作用力，由圆周运动规律求出速度． 答案　B 解析　对A球，合外力提供向心力，设环对A的支持力为FA，由牛顿第二定律有FA－mAg＝mA，代入数据解得FA＝28 N，由牛顿第三定律可得，A球对环的压力F′A＝28 N，方向竖直向下．设B球对环的压力为F′B，由环的受力平衡可得F′B＋F′A＋m环g＝0，解得F′B＝－44 N，负号表示和重力方向相反，由牛顿第三定律可得，环对B球的支持力FB为44 N，方向竖直向下，对B球由牛顿第二定律有FB＋mBg＝mB，解得vB＝4 m/s，选项B正确． 【变式1】 如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力)，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其T－v2关系如图乙所示，则(　　) A．轻质绳长为 B．当地的重力加速度为 C．当v2＝c时，轻质绳的拉力大小为＋a D．只要v2≥0，小球就能在竖直平面内做完整的圆周运动 答案　B 解