专题提升 水平面内圆周运动 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版必修第二册

该高中物理课件系统梳理了水平面内圆周运动的圆锥摆模型和圆盘模型，通过模型分类（如等长摆、等高摆、倒锥桶及圆盘静摩擦临界问题）、受力分析与公式推导，串联向心力来源、临界条件等核心内容，帮助学生构建完整的圆周运动知识体系。 其亮点在于以“模型建构-临界分析-变式拓展”为主线，如圆锥摆中通过θ角变化分析ω、v、F_T的关系，圆盘模型中讨论不同角速度下摩擦力与拉力的动态变化，培养学生的科学思维和运动与相互作用观念。分层设计让学生逐步掌握复杂问题，教师可依托实例精准教学，提升复习效率。

专题提升 水平面内圆周运动 教科版（2019）物理（必修二） 第二章 匀速圆周运动 1 圆锥摆模型 PART 01 模型及特点 01 受到重力、斜向上的作用力 合力水平方向 F mg （1），合力提供向心力 （2）小球运动轨迹半径： 由 ，得 经典模型 02 4 等长摆模型 经典模型 02 （1）小球到悬点的长度相等。 （2）由得越大， 越大， 越大，越大。 （3）由得越大，越大。 更高（越大）、更快（ 越大）、更强（ 越大） 5 等高摆模型 经典模型 02 （1）小球运动平面到悬点的高度相等。 （2）由，得两球运动角速度相等、周期相等、频率和转速相等。 （3）由得越大， 越大。 6 倒锥桶模型 经典模型 02 （1）合力提供向心力（或弹力水平的分力提供向心力） （2） 由，得即两球向心加速度相等 （3）又，得， 7 圆锥摆模型变形 03 （1）当， ； 竖直杆缓慢加速转动，轻杆一直保持水平， （2）当变大， 不变， 变小； （3）当，，得 （4）当，随变大而变大 8 圆盘模型 PART 02 模型及特点 01 （1）静摩擦力提供向心力， （2）物块与圆盘未发生相对滑动时，受静摩擦力，摩擦力大小为： （3）当摩擦力达到最大，物块即将发生相对滑动： ，得 结论：临界角速度与无关，与 有关 当，物块受静摩擦力，随变大而变大; 当，物块受滑动摩擦力。 最高点分析 02 1、光滑水平圆盘上，绳子拉力提供向心力，拉力随变大而变大 2、粗糙圆盘，物块与圆盘动摩擦因数，绳子一端连着圆心，另一端连接物体，圆盘缓慢加速转动： （1）较小，摩擦力提供向心力， 当摩擦力达到最大时，，得 （2）当时，，拉力随变大而变大。 经典模型 02 a、b质量均为，两物体与圆盘动摩擦因数均为 （1）当较小，a、b由静摩擦力提供向心力， 由, ，故b先达到最大静摩擦力 （2）当b先达到最大静摩擦力时，绳子出现拉力。 ， （3）当且a、b均未发生滑动， 对b：， 随变大而变大。 对a： ， 。 经典模型 02 a、b质量均为，两物体与圆盘动摩擦因数均为 （4）当较大，a、b即将发生相对滑动，此时a达到最大静摩擦力 对b：， 对a：， 得 讨论：当， a、b均受静摩擦力， ，随变大而变大； 当， ，， 随变大而变大； 当，，，a、b发生相对滑动，此时隔离a或b计算拉力。 经典模型 02 质心法求解a、b均发生相对滑动的临界角速度： 设质心为C，到a、b距离分别为、 ，a、b质量分别为、，则满足： ， ， 该情景中： a、b均发生相对滑动时，，得 经典模型 02 A、B质量均为，两物体与圆盘动摩擦因数均为， （1）当较小， A、B由静摩擦力提供向心力， 由 ,，故A先达到最大静摩擦力 （2）当A达到最大静摩擦力时，绳子出现拉力， ， （3）当且A、B均未发生滑动， 对A：， 随变大而变大。 对B： ， 随变大而变小。 经典模型 02 A、B质量均为，两物体与圆盘动摩擦因数均为， （4）当，此时角速度， 对a：， 对b： ， 得。 （5）继续增大，B受摩擦力反向增大，此时 对A：， 随变大而变大。 对B： ， 随变大而变大。 经典模型 02 A、B质量均为，两物体与圆盘动摩擦因数均为， （6）当B静摩擦力增加到最大静摩擦力时， A、B即将发生滑动， 此时角速度为 对A：， 对B：，得 讨论：当， A、B均受静摩擦力， ，随变大而变大； 当， ，， 随变大而变大， 随变大而变小； 当，， 随变大而变大， 随变大而反向变大； 当， A、B均发生相对滑动 经典模型 02 A与圆盘动摩擦因数为， A、B质量分别为、()，到o点距离，圆盘以匀速圆周运动， （1）若较小，A与圆盘不保持相对静止，此时A受到背离圆心的滑动摩擦力； （2）若满足合外力=向心力时，物块与圆盘保持相对静止； 较小时，A受到背离圆心的最大静摩擦力，此时角速度为 对A：， ，得 较大时，A受到指向圆心的最大静摩擦力，此时角速度为 对A：， ，得 经典模型 02 A与圆盘动摩擦因数为， A、B质量分别为、()，到o点距离，圆盘以匀速圆周运动， 讨论：当，A向内滑动，受滑动摩擦力； 当， A与圆盘保持相对静止； 当，A远离圆心滑动。 经典模型 02 A、B质量均为，A、B间动摩擦因数，B与圆盘动摩擦因数圆盘缓慢加速转动 （1）当较小，A受B摩擦力方向指向圆心， B受A摩擦力背离圆心， 圆盘对B的摩擦力大于A对B的摩擦力； 对A：， 对B：， 经典模型 02 A、B质量均为，A、B间动摩擦因数，B与圆盘动摩擦因数圆盘缓慢加速转动 对A：， 对B：， 讨论：（1）若随变大，A、B间先发生相对滑动， 则，即， （2）若随变大，B与圆盘先发生相对滑动， 则，即， 经典模型 02 A、B质量均为，A、B间动摩擦因数，B与圆盘动摩擦因数，B与圆盘中心轴用绳连接，圆盘缓慢加速转动 （1）当时，A、B间先发生相对滑动； 对A ： ，得 当时，A将要滑动，B与圆盘无滑动， B受圆盘静摩擦力，随变大， 刚好达到最大静摩擦力； 对B：，得 当时，绳子出现拉力，对B：，随变大， 变大。 经典模型 02 A、B质量均为，A、B间动摩擦因数，B与圆盘动摩擦因数，B与圆盘中心轴用绳连接，圆盘缓慢加速转动 （2）当时，A、B整体有向外滑动趋势，B与圆盘间摩擦力， 对AB整体： ，得 此时A受静摩擦力， 。 当时，绳子出现拉力，随变大，绳对B有拉力，B不滑动；随变大而变大； 当时，A相对B滑动，此时 得 当时，A滑落，对B：，随变大， 变大。 经典模型 02 P、Q质量均为，弹簧原长为，劲度系数为，圆盘以不同角速度做匀速圆周运动，物体P、Q与圆盘始终保持相对静止。P、Q 和O点恰好组成一个边长为 2的正三角形。 求P受到的摩擦力大小。 （1）P、Q物体摩擦力和弹力的合力提供向心力，合力始终指向圆心。 （2）P所受摩擦力分解为和。 与弹力平衡， 提供向心力; ，。余弦定理求 即 经典模型 02 物块与圆盘间动摩擦因数，圆盘几何最低点为A，最高点为B，与圆心等高为C， （1）在A点与圆盘即将发生相对滑动， 物块做圆周运动，由和合力提供向心力 A：，得 经典模型 02 物块与圆盘间动摩擦因数，圆盘几何最低点为A，最高点为B，与 圆心等高为C， （2）在B点：若物体不受则 ，得 当时，物块有向内运动趋势， 背离圆心， ，当时， ，得 经典模型 02 物块与圆盘间动摩擦因数，圆盘几何最低点为A，最高点为B，与 圆心等高为C， （2）在B点：若物体不受则 ，得 当时，物块有向外运动趋势， 圆心。 ，当时， ，得 因，物块与圆盘无相对滑动最小角速度为 经典模型 02 物块与圆盘间动摩擦因数，圆盘几何最低点为A，最高点为B，与 圆心等高为C， （3）在C点：。 与平衡， 提供向心力 故 谢谢聆听！ 29 $