第02章 章末总结（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（沪科版必修2）

第2章 章末总结 内容索引 Ⅰ知识网络构建 Ⅱ 重点知识探究 知识网络构建 Ⅰ 圆周 运动 匀速 圆周 运动 描述匀速圆周 运动的物理量 动力学 规律 关系v＝Rω a和F的大小不变，方向时刻改变，是变速曲线运动 Rω2 mRω2 圆周 运动 变速圆 周运动 离心运动 特点：v、a、F的大小和方向均时刻改变，是变加速运动 竖直面内圆周运动最高点的临界速度 绳：v临界＝_____ 杆：v临界＝0 定义：做圆周运动的物体，合力突然消失或不足以提供 圆周运动所需的向心力的情况下，就会做逐渐远 离圆心的运动 应用 防护 重点知识探究 Ⅱ 一、圆周运动的动力学问题 1.分析物体的运动情况，明确圆周轨道在怎样的一个平面内，确定圆心在何处，半径是多大. 2.分析物体的受力情况，弄清向心力的来源，跟运用牛顿第二定律解直线运动问题一样，解圆周运动问题，也要先选择研究对象，然后进行受力分析，画出受力示意图. 3.由牛顿第二定律F＝ma列方程求解相应问题，其中F是指向圆心方向的 合外力(向心力)，a是向心加速度，即 或ω2r或用周期T来表示的形式. 例1　如图1所示，一根长为L＝2.5 m的轻绳两端分别固定在一根竖直棒上的A、B两点，一个质量为m＝0.6 kg的光滑小圆环C套在绳子上，当竖直棒以一定的角速度转动时，圆环C在以B为圆心的水平面上做匀速圆周运动(θ＝37°，g＝10 m/s2)，则： (1)此时轻绳上的张力大小等于多少？ 解析　对圆环受力分析如图 圆环在竖直方向所受合外力为零，得：Fsin θ＝mg， 图1 答案　10 N 答案 解析 (2)竖直棒转动的角速度为多大？ 解析　圆环C在水平面内做匀速圆周运动，由于圆环光滑，所以圆环两端绳的拉力大小相等. BC段绳水平时，圆环C做圆周运动的半径r＝BC， 答案 解析 则：Fcos θ＋F＝mrω2， 二、圆周运动中的临界问题 1.临界状态：当物体从某种特性变化为另一种特性时发生质的飞跃的转折状态，通常叫做临界状态，出现临界状态时，既可理解为“恰好出现”，也可理解为“恰好不出现”. 2.轻绳类：轻绳拴球在竖直面内做圆周运动，过最高点时，临界速度为v＝ ，此时F绳＝0. 3.轻杆类： (1)小球能过最高点的临界条件：v＝0； 图2 图3 例2　如图4所示，AB为半径为R的光滑金属导轨(导轨厚度不计)，a、b为分别沿导轨上、下两表面做圆周运动的小球(可看做质点)，要使小球不脱离导轨，则a、b在导轨最高点的速度va、vb应满足什么条件？ 图4 答案 解析 解析　对a球在最高点，由牛顿第二定律得： 要使a球不脱离轨道， 则Na＞0 ② 对b球在最高点，由牛顿第二定律得： 要使b球不脱离轨道， 则Nb＞0 ④ 针对训练　如图5所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5 m处有一小物体与圆盘始终保 持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为 (设最大静摩擦力等于滑动 摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30°，g取10 m/s2，则ω的最大值是 A. rad/s B. rad/s C.1.0 rad/s D.0.5 rad/s 答案 解析 图5 √ 解析　当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大， 由牛顿第二定律得：μmgcos 30°－mgsin 30°＝mω2r 三、圆周运动与平抛运动结合的问题 如图6所示，一水平轨道与一竖直半圆轨道相接，半圆轨道半径为R＝1.6 m，小球沿水平轨道进入半圆轨道，恰能从半圆轨道顶端水平射出.求：(g取10 m/s2) (1)小球射出后在水平轨道上的落点与出射点的水平距离； 答案　3.2 m 答案 解析 图6 解析　因为小球恰能从半圆轨道顶端水平射出， 水平射出后小球做平抛运动，则有： 水平方向：s＝v0t 所以解得s＝3.2 m (2)小球落到水平轨道上时的速度大小. 解析　因为：vy＝gt＝8 m/s 答案 解析 例4　如图7所示，一个人用一根长1 m、只能承受74 N拉力的绳子，拴着一个质量为1 kg的小球，在竖直平面内做圆周运动，已知圆心O离地面高h＝6 m.转动中小球在最低点时绳子恰好断了.(取g＝10 m/s2) (1)绳子断时小球运动的角速度为多大？ 答案　8 rad/s 答案 解析 图7 解析　设绳断时角速度为ω，由牛顿第二定律得， T－mg＝mω2L 代入数据得ω＝8 rad/s. (2)绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离是多少？ 答案　8 m 答案 解析 解析　绳断后，小球做平抛运动，其初速度v0＝ωL＝8 m/s. 由平抛运动规律有h－L＝ gt2. 得t＝1 s.水平距