第六章 思维培优课三 圆周运动的综合问题(课件)-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

思维培优课三　 圆周运动的综合问题 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 学习任务一　 竖直面内的圆周运动 [思维深化] 1．轻绳和轻杆模型概述 在竖直平面内做圆周运动的物体，运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类。一是无支撑(如球与绳连接，沿内轨道的“过山车”等)，称为“轻绳模型”；二是有支撑(如球与杆连接，小球在弯管内运动等)，称为“轻杆模型”。 课堂探究·拓展思维 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 2．两类模型对比   轻绳模型 轻杆模型 情境图示 弹力特征 弹力可能向下，也可能等于零 弹力可能向下，可能向上，也可能等于零 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 (多选)如图所示，用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是(　　) A．小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力 B．小球在最高点时绳子的拉力不可能为零 例 1 CD 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 (1)轻绳模型和轻杆模型过最高点的临界条件不同，其原因是轻绳不能提供支持力，而轻杆可以提供支持力。 (2)解答竖直面内的圆周运动问题时，首先要搞清楚是什么模型，对不同模型的临界条件分析受力找到向心力的来源。 规律 方法 * 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 如图所示，长度L＝0.5 m的轻质杆OA，A端固定一个质量m＝3.0 kg的小球，小球以O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2.0 m/s，g取10 m/s2，则此时小球(　　) A．受到6 N的支持力 B．受到24 N的拉力 C．受到6 N的拉力 D．受到30 N的支持力 例 2 A 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 对轻杆模型，在无法确定位于最高点时对物体提供的是支持力还是拉力的情况下，可用假设法列方程，然后根据结果的正负再确定力的方向。 规律 方法 * 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 [针对训练] 1．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 B 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 解析：B　因为绳子只能提供拉力，所以当小球到最高点时，至少有重力提供此时的向心力，此时绳子拉力为零，因此最小速度不可能为零，A错误，B正确；若将轻绳OA换成轻杆，小球过最高点时，轻杆可对小球产生竖直向上的弹力，若此时小球速度为零，所需向心力为零，由力的平衡可知此时轻杆对小球的作用力与小球所受重力大小相等，方向相反，此时向心力为零，最小速度为零，CD错误。故选B。 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 A．小钢球到达最高点时，受到管壁的作用力大小为mg B．稍微减小v0，小钢球无法通过最高点 C．稍微增大v0，小钢球通过最高点时，对圆管外侧管壁有压力 D．小钢球在水平线ab以下的管道中运动时，外侧管壁对小钢球不一定有作用力 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 学习任务二　水平面内圆周运动的临界问题 [思维深化] 水平面内的圆周运动是指物体做圆周运动的轨迹在水平面内，多以生活中常见实例或水平面内圆周运动模型为例，分析向心力及临界条件问题。 1．常见模型 (1)水平面内圆周运动的“摩擦力”模型是指依靠静摩擦力提供物体在水平面内做圆周运动的向心力。 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 (2)水平面内圆周运动的“弹力模型”是指依靠弹力提供物体在水平面内做圆周运动的向心力。 (3)水平面内圆周运动的“圆锥摆模型”是指依靠弹力(细线拉力或倾斜面的弹力)和物体重力的合力，使物体在水平面内做圆周运动。 1 课堂探究·拓展思维 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 2．常用解题方法 (1)极限法。把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象显露，达到尽快求解的目的。 (2)