圆周运动的临界问题 课件 -2026届高考物理一轮复习

问题：1、视频中赛车和过山车做什么运动？ 2、如果赛车速度过快或过山车速度过慢会发生什么现象？ 第五章 曲线运动 一轮复习 圆周运动的临界问题 海南屯昌思源实验中学 洪春玲 2 圆周运动在近几年高考中是考查的热点，既可以单独考查，也可以和抛体运动、功和能、电场、磁场等知识综合考查。 海南省高考对圆周运动临界问题的考查情况 2019年 2020年 2022年 2023年 2024年 2025年 第6题 （水平面） 第17题（1） （竖平面） 第17题（3） （竖平面） 第18题（1） （竖平面） 第18题（1） （竖平面） 第17题（1） （竖平面） 考点分析 第五章 曲线运动 水平面内圆周运动的临界问题 1 竖直面内圆周运动的临界问题 2 斜面内圆周运动的临界问题 3 4 知识回顾 1．向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的______或某个力的______，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。 2．向心力的确定 (1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定______的位置。 (2)分析物体的受力情况，所有的力沿半径方向指向圆心的______，就是向心力。 3．向心力的公式 Fn＝man＝______＝______＝__________。 合力 分力 圆心 合力 mω2r 第五章 曲线运动 【例1】(2019·海南高考真题T6) 如图，一硬币（可视为质点）置于水平圆盘上，硬币与竖直转轴的距离为r，已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为μ（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），重力加速度大小为g。若硬币与圆盘一起绕轴匀速转动，则圆盘转动的最大角速度为（ ） A. B. C. D. B 任务一: 水平面内圆周运动的临界问题 15:53 第五章 曲线运动 受力分析 找向心力 列方程 【例2】 (2023·海南省全真模拟一)如图所示，火车轨道转弯处外高内低，当火车行驶速度等于规定速度时，所需向心力仅由重力和轨道支持力的合力提供，此时火车对内、外轨道无侧向挤压作用。已知火车内、外轨之间的距离为 1435mm，高度差为143.5mm，转弯半径为400m</m> ，由于内、外轨轨道平面的倾角 <m></m> 很小，可近 似认为 <m></m> ，重力加速度 <m></m> 取 <m></m> ，则在这种情况下，火车转弯 时的规定速度为( ) A. <m></m> B. <m></m> C. <m></m> D. <m></m> C 第五章 曲线运动 运动模型 向心力的来源示意图 运动模型 向心力的来源示意图 圆锥摆 飞车走壁 飞机水平 转弯 水平转台 (光滑) 第五章 曲线运动 受力分析 找向心力 列方程 模型 轻绳模型（无支撑） 轻杆模型（有支撑） 情境图 最高点 <m> 临界点vmin 最低点 任务二: 竖直面内圆周运动的临界问题 提示：分别对最高点和最低点进行受力分析，列方程. 15:53 第五章 曲线运动 【例3】(2020·全国Ⅰ卷)如图所示，一同学表演荡秋千，已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为(　　) A．200 N　　　　B．400 N C．600 N D．800 N B 15:53 第五章 曲线运动 找特殊点 受力分析 列方程 【例4】(多选)(2017·常州中学)如图所示，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，则下列说法中正确的是(　 　) A. 小球通过最高点时的最小速度vmin＝ B. 小球通过最高点时的最小速度vmin＝0 C. 小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球 一定无作用力 D. 小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 BC 15:53 第五章 曲线运动 任务三: 斜面内圆周运动的临界问题 【例5】如图所示，在倾角为α＝30°的光滑斜面上，有一根长为L＝0.8 m的轻杆，一端固定在O点，另一端系一质量为m＝0.2 kg的小球，沿斜面做圆周运动，重力加速度g取10 m/s2。若要小球能通过最高点A，则小球在最低点B的最小速度是(　 ) A 15:53 分类：①静摩擦力控制 ②绳控制 ③杆控制 第五章 曲线运动 找特殊点 受力分析 列方程 圆周运动的临界问题 水平面 竖直面 斜面 分析最高点（看模型找临界条件）、最低点 受力分析 轻绳模型 （无支撑） 静摩擦力控制、绳控制、杆控制 轻杆模型（有支撑） 找向心力 列方程 课堂小结 第五章 曲线运动 【直面高考】(2023·海南高考真题T18)如图所示，有一固定的光滑圆弧轨道，半径R=0.2m，一质量为1kg的小滑块B从轨道顶端滑下，在其冲上长木板C左端时，给木板一个与小滑块相同的初速度，已知mc=3kg，B、C间动摩擦因数μ1=0.2，C与地面间的动摩擦因数μ2=0.8，C右端有一个挡板，C长为L。 求：（1）B滑到A的底端时对A的压力是多大？ 15:53 注意：求对轨道的压力时，转换研究对象，先求支持力，再根据牛顿第三定律求出压力。 第五章 曲线运动 【直面高考】(2025·海南高考真题T17)某自动包装系统的部分结构简化后如图 所示，⾜够⻓的传送带固定在竖直平⾯内，半径为R=0.5m，圆心⻆θ=53°的圆弧轨道与平台平滑连接，平台与顺时针匀速转动的⽔平传送带平滑连接，⼯件A从圆弧轨道顶点无初速度下滑，在平台上滑入静⽌的空箱B并与其瞬间粘连成⼀个整体， 随后⼀起滑上传送带，与传送带共速后进入下⼀道⼯序。已知⼯件A质量为mA=4kg， 空箱B的质量mB=1kg，A、B及粘连成的整体均可视为质点，整体与传送带间的动摩 擦因数恒定，在传送带上运动的过程中因摩擦产⽣的热量Q=2.5J,忽略轨道及平台的 摩擦，cos53°=0.6，重⼒加速度g=10m/s2。 求：（1）⼯件A滑到圆弧轨道最低点 时受到的⽀持⼒。 15:53 答案：FN=72N 第五章 曲线运动 【直面高考】(2024·海南高考真题T18)某游乐项目装置简化如图，A为固定在地面上的光滑圆弧形滑梯，半径R=10m，滑梯顶点a与滑梯末端b的高度h=5m，静止在光滑水平面上的滑板B，紧靠滑梯的末端，并与其水平相切，滑板质量M=25kg，一质量m=50kg的游客，从a点由静止开始下滑，在b点滑上滑板，当滑板右端运动到与其上表面等高平台的边缘时，游客恰好滑上平台，并在平台上滑行s=16m停下。游客视为质点，其与滑板及平台表面之间的动摩擦系数均为μ=0.2，忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2。 求：（1）游客滑到b点时对滑梯的压力的大小。 答案：FN=1000N 第五章 曲线运动 【直面高考】(2020·海南高考真题T17)如图，光滑的圆弧轨道PQ竖直放置，底端与一水平传送带相切，一质量为1kg的小物块a从圆弧轨道最高点P由静止释放，到最低点Q时与另一质量为3kg小物块b发生弹性正碰（碰撞时间极短）。已知圆弧轨道半径R=0.8m，传送带的长度L=1.25m，传送带以速度v=1m/s顺时针匀速转动，小物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，g=10m/s2。 求:（1）碰撞前瞬间小物块a对圆弧轨道的压力大小。 15:53 答案：FN=30N 第五章 曲线运动 m eq \f(4π2,T2) r m eq \f(v2,r) A．4 m/s B．2 m/s C．2 m/s D．2 m/s $