廣東省揭陽市高中物理 第五章 曲線運(yùn)動 5.7 豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的臨界問題課件 新人教必修2

1、專題：專題：豎直平面內(nèi)豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的圓周運(yùn)動的臨界問題臨界問題水流星水流星翻滾過山車翻滾過山車O繩O桿O軌道O管道水流星模型簡化把繩換成輕桿把繩換成輕桿輕繩類輕繩類過山車模型簡化如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為mm的小球，用長的小球，用長為為L L細(xì)繩系住，使其在細(xì)繩系住，使其在豎直面內(nèi)豎直面內(nèi)作圓作圓周運(yùn)動。若小球周運(yùn)動。若小球能通過最高點(diǎn)，能通過最高點(diǎn)，則小球的受力情況如何？小球在則小球的受力情況如何？小球在最最高點(diǎn)高點(diǎn)的速度是多少？的速度是多少？模型一、輕繩類模型一、輕繩類解：小球恰好過最高點(diǎn)時解：小球恰好過最高點(diǎn)時僅受重力作用僅受重力作用,Lvmmg2由牛頓第二定律有：由牛頓

2、第二定律有：gLv 得：O繩RvmFmgT2gRvFT 00時，時，當(dāng)當(dāng)gRv 小球在最低點(diǎn)受力情況呢？小球在最低點(diǎn)受力情況呢？練習(xí)：練習(xí)：如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為mm的小的小球，在半徑為球，在半徑為R R 光滑軌道上，使其光滑軌道上，使其在在豎直面內(nèi)豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動作圓周運(yùn)動. .若小球若小球恰恰好好能通過最高點(diǎn)，則小球的受力能通過最高點(diǎn)，則小球的受力情況如何？小球在最高點(diǎn)的速度情況如何？小球在最高點(diǎn)的速度是多少？是多少？mgO軌道RvmFmgN2 gRv 0gR練習(xí)：練習(xí)：繩系著裝有水的水桶，在豎直面內(nèi)繩系著裝有水的水桶，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動，水的質(zhì)量做圓周運(yùn)動，水的質(zhì)量m0

3、.5kg，繩長，繩長L40cm，求：（，求：（g=10m/s2）（1）最高點(diǎn)水不流出的最小速率）最高點(diǎn)水不流出的最小速率;（2）水在最高點(diǎn)速率）水在最高點(diǎn)速率v3m/s時，水對時，水對桶底的壓力桶底的壓力.如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為mm的小球，用的小球，用長為長為L L輕桿固定住，使其在豎直面內(nèi)輕桿固定住，使其在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動作圓周運(yùn)動. .若小球若小球恰好恰好能通過最高能通過最高點(diǎn)，則小球的受力情況如何？小球點(diǎn)，則小球的受力情況如何？小球在最高點(diǎn)的速度是多少？在最高點(diǎn)的速度是多少？模型二、輕桿類模型二、輕桿類桿mgO解：小球受重力和支持力作用，且二力平衡。解：小球受重力和支持力

4、作用，且二力平衡。小球在最高點(diǎn)的速度為小球在最高點(diǎn)的速度為0 0。RvmFmg2 RvmFmg2 RvmFmg2 RvmFmg2 gRv 0gRgR小球在最低點(diǎn)受力情況呢？小球在最低點(diǎn)受力情況呢？練習(xí)：如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為m=1kg的小球，的小球，用長為用長為L=0.4m的的輕桿固定住，使其在豎直輕桿固定住，使其在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動面內(nèi)作圓周運(yùn)動.g=10N/kg.O（1）若小球經(jīng)過最高點(diǎn)時速）若小球經(jīng)過最高點(diǎn)時速度為度為1m/s，求小球?qū)p桿的，求小球?qū)p桿的作用力。作用力。（2）若小球經(jīng)過最高點(diǎn)時速）若小球經(jīng)過最高點(diǎn)時速度為度為3m/s，求小球?qū)p桿的，求小球?qū)p桿的作用力

5、。作用力。練習(xí)：（雙）練習(xí)：（雙）如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動，內(nèi)側(cè)壁半徑為管道內(nèi)做圓周運(yùn)動，內(nèi)側(cè)壁半徑為R，小球半徑，小球半徑r,則下則下列說法正確的是列說法正確的是( )A.小球通過最高點(diǎn)時的最小速度小球通過最高點(diǎn)時的最小速度B.小球通過最高點(diǎn)時的最小速度小球通過最高點(diǎn)時的最小速度vmin=0C.小球在水平線小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時，內(nèi)側(cè)管壁對以下的管道中運(yùn)動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定無作用力小球一定無作用力D.小球在水平線小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動時，外側(cè)管壁對以上的管道中運(yùn)動時，外側(cè)管壁對小球一定有作用力小球一定有作用

6、力)(minrRgv OR管道abmgON桿mgON管道RvmFmgT2 gRvFT 00時，時，當(dāng)當(dāng)RvmFmg2 RvmFmg2 小結(jié)：小結(jié)：gRv 輕繩類輕繩類輕桿類輕桿類O繩O軌道課后習(xí)題1、一光滑的半徑為、一光滑的半徑為R的半圓形軌道放在水平的半圓形軌道放在水平面上，一個質(zhì)量為面上，一個質(zhì)量為m的小球以以某一速度沖的小球以以某一速度沖上軌道然后從軌道上軌道然后從軌道B處飛出，最后落在水平處飛出，最后落在水平面上，已知小球落地點(diǎn)面上，已知小球落地點(diǎn)c距距B處的距離為處的距離為3R。球小球?qū)壍狼蛐∏驅(qū)壍繠處的壓力多大處的壓力多大? 2、(雙雙)長為長為L的輕桿一端固定一個小球，另一端

7、固定在的輕桿一端固定一個小球，另一端固定在光滑水平軸上，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，關(guān)于光滑水平軸上，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，關(guān)于小球在過最高點(diǎn)的速度小球在過最高點(diǎn)的速度,下列敘述中正確的是下列敘述中正確的是Av的極小值為的極小值為Bv由零逐漸增大，向心力也逐漸增大由零逐漸增大，向心力也逐漸增大C當(dāng)由值當(dāng)由值 逐漸增大時，桿對小球的彈力也逐漸增逐漸增大時，桿對小球的彈力也逐漸增大大 D當(dāng)由值當(dāng)由值 逐漸減小時，桿對小球的彈力也逐漸減逐漸減小時，桿對小球的彈力也逐漸減小小glglglO桿3、如圖所示，在傾角為、如圖所示，在傾角為=30的光滑斜面上，的光滑斜面上，有一根長為有一根長為L=0.8m的細(xì)繩，一端固定在的細(xì)繩，一端固定在O點(diǎn)，點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為另一端系一質(zhì)量為m=0.2kg的小球，沿斜面作圓的小球，沿斜面作圓周運(yùn)動，試計算：（重力