专题：竖直面内的圆周运动（课件） 2023-2024学年高一物理同步讲练课堂（人教版2019必修第二册）

主讲老师：陈庆威 第六章：专题 竖直面内的圆周运动 高中物理必修第二册课件 目录 CONTENT 高中物理必修第二册课件 绳（轨）球模型 杆（管）球模型 问题与思考 01. 高中物理必修第二册课件 摩托车为什么很安全的呢？ 两类模型 02. 高中物理必修第二册课件 物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常常会涉及临界问题，并伴有“最大”“最小”“刚好”等词语，常见模型有两种：轻绳小球模型和轻杆小球模型。 O 绳 O 杆 绳球模型 第一部分 模型及特点 01. 高中物理必修第二册课件 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)． 最高点的动力学方程： 最高点分析 02. 高中物理必修第二册课件 mg O 轨道 最低点受力分析 03. 高中物理必修第二册课件 最低点受力分析： 重力和拉力共同提供向心力 可见，此时绳的拉力最大，若小球通过最低点的速度过大细线可能被拉断。 v o mg FT 实例分析——水流星 04. 高中物理必修第二册课件 mg FN 时FＮ＝０ 时FＮ>０ 时FＮ<０ v v2 mg FN 最高点： 最低点： 高中物理必修第二册课件 D． 例题1 例题精选 05.       如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，小球半径不计，g取10m/s2，求： (1)小球刚好通过最高点时的速度大小； (2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小； 高中物理必修第二册课件 D． 解析 例题解析 06.       高中物理必修第二册课件 D． 例题2 例题精选 07.       如图，马戏团正在上演飞车节目，在竖直平面内有半径为R＝4m的圆轨道，表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。人和摩托车的总质量为m＝200kg，人和摩托车可视为质点，不计一切阻力，重力加速度g=10m/s2。求： （1）表演者恰能通过最高点时的速度大小v1； （2）表演者通过最低点时对轨道的压力为 N2=9200N，求此时表演者的速度大小v2。 高中物理必修第二册课件 D． 解析 例题解析 08. 杆球模型 第二部分 模型及特点 01. 高中物理必修第二册课件 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(管)施力特点：可拉、可压，可向上、可向下； 最高点的动力学方程： 最高点的临界速度 02. 高中物理必修第二册课件 FN mg o 如图，由于杆和管在最高处能对小球产生向上的支持力，故小球恰能到达最高点的最小速度v＝0，此时小球受到的支持力FN＝mg. r FN mg 最高点的受力情况 03. 高中物理必修第二册课件 小球通过最高点时，轨道对小球的弹力情况： 1. v＞ ，杆或管的外侧对球产生向下的弹力，F随v增大而增大． 2. v＝ ，球在最高点只受重力，不受杆或管的作用力,F＝0. 3. 0＜v＜ ，杆或管的内侧对球产生向上的弹力，F随v的增大而减小． O O 杆 管道 高中物理必修第二册课件 mg o r FN mg v mg FT 重力和杆的拉力(或环的支持力）的合力提供向心力 可见，此时杆的拉力(或环的支持力）最大。 最低点的受力情况 04. 模型对比 05. 高中物理必修第二册课件 物理情景 最高点无支撑 最高点有支撑 实例 球与绳连接、水流星、沿内轨道运动的“过山车”等 球与杆连接、球在光滑 管道中运动等 图示 受力 特征 物体受到的弹力方向： 向下或等于零 物体受到的弹力方向： 向下、等于零或向上 最短位移渡河 06. 高中物理必修第二册课件 模型解题思路 07. 高中物理必修第二册课件 高中物理必修第二册课件 D． 例题3 例题精选 08.       【参考答案：BD】 （多选）如图，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，重力加速度为g。下列说法正确的是 A．小球通过最高点时的最小速度 B．小球通过最高点时的最小速度 C．小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力 D．小球在水平线ab以下的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 高中物理必修第二册课件 D． 例题4 例题精选 09.       如图甲所示，长L=1m的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量m=0.5kg的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度v=2m