6.4.2生活中的圆周运动——水平面的圆周运动 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.4.2 水平面的圆周运动 一、圆锥摆模型 mg FT F合 当小球刚好与接触面无挤压，拉力和重力的合力提供向心力 mgtanθ=m r=lsinθ ω= ω< mg FT N mg FT ω> 临界角速度 【练1】如图所示，用一根长l＝1 m的细线，一端系一质量m＝1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为FT.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，结果可用根式表示) (1)若要使小球刚好离开锥面，则小球的角速度为多大？ (2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω为多大？ 一、圆锥摆模型 【练2】(多选)如图所示，质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，当轻杆绕轴OO′以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，a绳与水平面成θ角，b绳平行于水平面且长为l，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　 ） A．a 绳中张力一定不为零 B．当角速度ω>时，b绳将出现弹力 C．a绳所受拉力随角速度的增大而增大 D．若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化 一、圆锥摆模型 【练3】（如图所示，A、B两小球在光滑而固定的圆锥筒内分别做匀速圆周运动，则（　　） A．两小球的角速度大小相等 B．两小球的线速度大小相等 C．两小球的向心加速度大小相等 D．A、B两小球受筒壁的支持力大小相等 一、圆锥摆模型 【练4】“空中飞椅”是大型游乐场的常规游乐项目，下图为“空中飞椅”结构简图，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动，当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为。若座椅和人的总质量为m，不计钢绳的质量，重力加速度为g。以下说法正确的是（　　） A．座椅和人受到重力、钢绳的拉力和向心力的作用 B．座椅和人的向心力大小为 C．钢绳的拉力大小为 D．转盘匀速转动时，人处于平衡状态 一、圆锥摆模型 【练5】如题图所示，两个质量相同的小球A、B用长度不等的细线拴在同一点，并在离地面某一高度的同一水平面内做匀速圆周运动，则小球A、B的（　　） A．细线对A球的拉力大于对B球的拉力 B．A球的向心加速度等于B球的向心加速度 C．A球的角速度小于B球的角速度 D．A球的线速度小于B球的线速度 一、圆锥摆模型 二、圆盘模型 【练6】(2014高考真题)(多选)如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　） A．b一定比a先开始滑动 B．a、b所受的摩擦力始终相等 C． 是b开始滑动的临界角速度 D．当时，a所受摩擦力的大小为kmg 二、圆盘模型 【练7】如图所示，甲、乙两个物体放在旋转圆台上，它们的质量均为m，它们与圆台之间的动摩擦因数均为 ，甲物体离轴心距离为2R，乙物体离轴心距离为R。若滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度为g，当圆台旋转时，甲、乙两个物体都没有滑动，则下列说法中正确的是（　　） A．乙物体的向心加速度大 B．乙物体受到的静摩擦力大 C． 是甲物体开始滑动的临界角速度 D．当圆台转速增加时，甲物体先滑动 【练8】. 如图所示，两个质量相等、可视为质点的木块A和B放在转盘上，用长为L的细绳连接，最大静摩擦力均为各自重力的K倍，A与转轴的距离为L，整个装置能绕通过转盘中心的转轴转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力。现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，重力加速度为g，下列正确的是（　 　） A．当时，绳子一定无弹力 B．当时，A、B相对于转盘会滑动 C．在范围内增大时， A所受摩擦力大小一直变大 D．在范围内增大时，B所受摩擦力大小变大 二、圆盘模型 【练9】如图所示，水平圆盘上有A、B两个物块，中间用一根不可伸长的轻绳连在一起，轻绳经过圆盘圆心。它们一起随圆盘绕竖直中心轴转动，转动角速度 由零逐渐增大，转动半径 ，质量 ，A、B两物块与圆盘间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．当 时，绳中恰好出现拉力 B．A物块受到的摩擦力一旦达最大值，再增大 ， 两个物块将一起相对圆盘滑动 C．要使A、B两物块与圆盘保持相对静止， 的最大值为 D．当A、B两物块恰好要与圆盘发生相对滑动时，绳中的拉力为 二、圆盘模型