第三章导入生活中的圆周运动——竖直面内的圆周运动 课件-2023-2024学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

专题课　竖直面内的圆周运动 第3章　圆周运动 授课人： 1 生活中的圆周运动 竖直面内的圆周运动 竖直面内的圆周运动 过不过最高点 有一个临界速度 一、绳模型 特点：最高点无支撑 小球质量为m，轨道半径为r，做完整的圆周运动 尝试写出小球在轨道最低点和最高点时的动力学方程 绳 O 圆轨道 FN mg FT mg 最低点： 此位置支持力＞重力 支持力随着速度增大而增大 v o mg FN 一、绳模型 最高点： v o mg FN 支持力随着速度增大而增大 一、绳模型 最高点： 过最高点的临界情况： 即小球过最高点的临界速度: 一、绳模型 v o mg FN 过最高点的临界条件 ，此时 ， 最高点速度情况 小球运动情况 恰好过最高点 能过最高点 不能过最高点 一、绳模型 一、绳模型 脱离 脱离 斜抛 一、绳模型 不脱离圆轨道的情况 1. 能过最高点 2.不过圆心等高处 一、绳模型 最低点： 此位置拉力＞重力， 拉力随着速度增大而增大 v o mg FT 一、绳模型 最高点： 过最高点的临界情况： 即小球过最高点的临界速度: 一、绳模型 v o mg FT 绳 过最高点的临界条件 ，此时 ， 最高点速度情况 小球运动情况 恰好过最高点 能过最高点 不能过最高点 一、绳模型 FT mg mg mg FN v 最高点： 水流星实验成功的秘诀是什么？ 水能顺利通过最高点 问题解决 【例1】如图所示，一人在进行杂技表演，表演者手到碗的距离为L，且手与碗在同一竖直平面内，绳子能够承受的最大拉力是碗和碗内水重力的8倍。已知碗和碗中水的质量为m，重力加速度为g，要使绳子不断，表演获得成功，求： （1）碗通过最高点时速度的最小值； （2）碗通过最低点时速度的最大值。 问题解决 将绳换成杆会如何？ O 绳 杆 特点：最高点有支撑 小球质量为m，杆长为r，做完整的圆周运动 尝试写出小球在最低点时的动力学方程 杆 O O 管道 二、杆模型 v O F mg 二、杆模型 19 O F mg ①特点：最高点有支撑 ②最高点速度可以小到0 此时：F向=0 ； F＝mg 杆提供的是竖直向上的支持力 二、杆模型 20 最高点杆施加的力 最高点小球的速度 小球的动力学方程 无作用力 竖直向下的拉力 竖直向上的支持力 二、杆模型 O mg O mg F O mg F ①特点：最高点有支撑 ②最高点速度可以小到0 此时：F向=0 ； FN ＝mg 小球受内管道施加的竖直向上的支持力 O FN mg 二、杆模型 22 最高点管道对 小球施加的力 最高点小球的速度 小球的动力学方程 无作用力 外管道 竖直向下的压力 内管道 竖直向上的支持力 小球挤压外管道 小球挤压内管道 无挤压 二、杆模型 O mg mg F O mg F O 模型解题思路 【例2】如图，质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆一端，杆可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动，g=10m/s2， 求：（1）小球在最高点的速度为多大时，球对杆的作用力为0？ （2）当小球在最高点的速度分别为6m/s、1.5m/s时，杆对球的作用力大小和方向？ 问题解决 当 FN = 0 时， mg FN 临界速度 汽车过拱形桥 当 汽车会脱离桥面 一、绳模型 最高点临界情况： 二、杆模型 最高点临界速度为0 最高点速度 课堂总结 v＝eq \r(gr) 用来判断杆提供的是什么力 _1234567890.doc 3.定方程：对物体在最高点或最低点进行受力分析，列方程 F合＝F向＝meq \f(v2,r)＝mω2r 3.列方程：对物体在最高点或最低点进行受力分析， 列方程F合＝F向＝m eq \f(v2,r)＝mω2r _1234567890.doc 3.定方程：对物体在最高点或最低点进行受力分析，列方程 F合＝F向＝meq \f(v2,r)＝mω2r 1.定模型：首先判断是轻绳模型还是轻杆模型。 _1234567890.doc 3.定方程：对物体在最高点或最低点进行受力分析，列方程 F合＝F向＝meq \f(v2,r)＝mω2r 2.找临界：绳模型v临＝eq \r(gr) ； 杆模型v临＝0，但v＝eq \r(gr) 是杆提供什么力的分界速度。 _1234567890.doc 3.定方程：对物体在最高点或最低点进行受力分析，列方程 F合＝F向＝meq \f(v2,r)＝mω2r $$