第六章竖直面内的圆周运动 专题强化课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章 专题强化　竖直面内的圆周运动 如图所示，甲图中小球受绳拉力和重力作用，乙图中小球受轨道的弹力和重力作用，在竖直面内做圆周运动，小球在绳、轨道的限制下不能远离圆心且在最高点无支撑，我们称这类运动为“轻绳模型” 一、竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型 如图所示，甲图中小球受绳拉力和重力作用，在竖直面内做圆周运动，小球在绳的限制下不能远离圆心且在最高点无支撑，我们称这类运动为“轻绳模型” 一般情况下，小球通过最高点时： 当F拉＝0时，v小球过最高点的最小速度， 最小速度为v临界＝。 若小球经过最高点的速度比小，小球在到达最高点前 就已脱离轨道做向心运动 一、竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型 G F拉 如图所示，甲图中小球受绳拉力和重力作用，在竖直面内做圆周运动，小球在绳的限制下不能远离圆心且在最高点无支撑，我们称这类运动为“轻绳模型” 一般情况下，小球通过最高点时： 当F拉＝0时，v小球过最高点的最小速度， 最小速度为v临界＝。 若小球经过最高点的速度比小，小球在到达 最高点前就已脱离轨道做向心运动 一、竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型 如图所示，甲图中小球受绳拉力和重力作用，乙图中小球受轨道的弹力和重力作用，在竖直面内做圆周运动，小球在绳、轨道的限制下不能远离圆心且在最高点无支撑，我们称这类运动为“轻绳模型”。水流星和过山车。 一、竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型 如图所示，甲图中小球受杆弹力和重力作用，乙图中小球受轨道的弹力和重力作用，细杆上固定的小球和在光滑管形轨道内运动的小球在重力和杆(管道)的弹力作用下在竖直平面内做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型”． 二、竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型 如图所示，细杆上固定的小球受杆弹力和重力作用在竖直平面内做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型” 小球做完整圆周运动经过最高点的最小速度为零。 二、竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型 G 二、竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型 G F支 如图所示，细杆上固定的小球受杆弹力和重力作用在竖直平面内做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型” 小球通过最高点的速度0<v<，Fn<mg，小球有 向心运动的趋势，杆对小球有支持力的作用。 随小球经过最高点的速度的增大，杆对小球支持力的作用 逐渐减小。当小球经过最高点的速度v=时，Fn=mg，杆 对小球既无压力也无拉力。 如图所示，细杆上固定的小球受杆弹力和重力作用在竖直平面内做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型” 小球通过最高点的速度v>，Fn>mg，小球有 离心运动的趋势，杆对小球有拉力的作用。 随小球经过最高点的速度的增大，杆对小球拉力的作用 逐渐增大。 二、竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型 G F拉 如图所示，甲图中小球受杆弹力和重力作用，乙图中小球受轨道的弹力和重力作用，细杆上固定的小球和在光滑管形轨道内运动的小球在重力和杆(管道)的弹力作用下在竖直平面内做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型”． 二、竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型 例1　如图所示，长度为L＝0.4 m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＝0.5 kg，小球半径不计，g取10 m/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4 m/s时，绳的拉力大小； (3)若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球运动过程中速度的最大值． 典型例题：绳模型 例2　一细绳与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m＝0.5 kg，水的重心到转轴的距离l＝50 cm.(g取10 m/s2) (1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；(结果保留三位有效数字) (2)若在最高点水桶的速率v＝3 m/s，求水对桶底的压力大小． 典型例题：绳模型 例3　(2021·江苏高邮中学高一期末)有一轻质杆长L为0.5 m，一端固定一小球质量m为0.5 kg，杆绕另一端在竖直面内做圆周运动．(g＝10 m/s2) (1)当小球在最高点时刚好对杆无作用力，求此时的速度大小； (2)当小球运动到最高点速率分别为1 m/s和4 m/s时，求小球对杆的作用力； (3)当小球运动到最低点时，小球受杆的拉力为41 N，求小球运动的速率． 典型例题：杆模型 例4　(多选)如图甲所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动．当小球运动到圆形管道的最高点时，管道对小球的弹力与过最高点时小球的速度平方的关系如图乙所示(取竖直向下为正方向)．MN为通过圆心的一条水平线．不计小球半径、管道的粗细，重力加速度为g.则下列说法中正确的是(　　) A．管道的半径为 B．小球的质量为 C．小球在MN以下的管道中运动时， 内侧管壁对小球可能有作用力 D．小球在MN以上的管道中运动时， 外侧管壁对小球一定有作用力 典型例题：杆模型 Lavf52.104.0 Lavf52.104.0 $$