[名校聯(lián)盟]廣西賓陽(yáng)中學(xué)2011-2012學(xué)年高一物理+豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題(課件)

1、專題專題: :豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題臨界問題臨界問題臨界問題臨界問題常指某種物理量由量變過渡到另常指某種物理量由量變過渡到另一種物理現(xiàn)象的一種物理現(xiàn)象的連接狀態(tài)連接狀態(tài)，常伴有，常伴有極值問題極值問題( (最大值最大值, ,或最小值或最小值) )出現(xiàn)出現(xiàn). .臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)也可理解為也可理解為恰好出現(xiàn)恰好出現(xiàn)和和恰好恰好不出現(xiàn)不出現(xiàn)某種現(xiàn)象的狀態(tài)某種現(xiàn)象的狀態(tài) 臨界問題常伴有特征字眼出現(xiàn)臨界問題常伴有特征字眼出現(xiàn), ,如如 “ “恰好恰好”、“剛剛剛剛”等。等。臨界條件臨界條件解決這類問題的關(guān)鍵是抓住解決這類問題的關(guān)鍵是抓住“恰恰好出現(xiàn)好出現(xiàn)”或或“恰好不出現(xiàn)恰

2、好不出現(xiàn)”的條件的條件如如: :相互擠壓的物體脫離的臨界條件是壓力相互擠壓的物體脫離的臨界條件是壓力減為零減為零; ;存在摩擦的物體產(chǎn)生相對(duì)滑運(yùn)動(dòng)的存在摩擦的物體產(chǎn)生相對(duì)滑運(yùn)動(dòng)的臨界條件是靜摩擦力取最大靜摩擦力臨界條件是靜摩擦力取最大靜摩擦力. .【例【例1】用細(xì)繩拴著質(zhì)量為用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的物體的物體,在豎直面內(nèi)做在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng),則下列說法正確的是則下列說法正確的是( )A.小球過最高點(diǎn)時(shí)小球過最高點(diǎn)時(shí),繩子的繩子的張力可以為零張力可以為零B.小球過最高點(diǎn)時(shí)的小球過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度是零最小速度是零C.小球做圓周運(yùn)動(dòng)過小球做圓周運(yùn)動(dòng)過最高點(diǎn)的最小速度是最高點(diǎn)的最小速度是0vg

3、RD.小球過最高點(diǎn)時(shí)小球過最高點(diǎn)時(shí),繩子對(duì)小球的作用力繩子對(duì)小球的作用力可以與所受重力方向相反可以與所受重力方向相反一一. .無(wú)物體支撐的小球在豎直面最高點(diǎn)情況無(wú)物體支撐的小球在豎直面最高點(diǎn)情況RAC 【例【例2】如圖要使小球滑到圓形軌道頂端不掉如圖要使小球滑到圓形軌道頂端不掉下來(lái)，小球在軌道頂端的最小速度應(yīng)當(dāng)是多大？下來(lái)，小球在軌道頂端的最小速度應(yīng)當(dāng)是多大？已知軌道半徑為已知軌道半徑為R。vR練習(xí)練習(xí).乘坐游樂園的翻滾過山車時(shí)，質(zhì)乘坐游樂園的翻滾過山車時(shí)，質(zhì)量為量為m m的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，下的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，下列說法正確的是列說法正確的是( )( )A.A.車在最高點(diǎn)時(shí)人處于

4、倒坐狀態(tài)，全靠車在最高點(diǎn)時(shí)人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險(xiǎn)帶拉住，沒有保險(xiǎn)帶，人就會(huì)掉下保險(xiǎn)帶拉住，沒有保險(xiǎn)帶，人就會(huì)掉下來(lái)來(lái)B.B.人在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座仍可能產(chǎn)生壓力，人在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座仍可能產(chǎn)生壓力，但壓力一定小于但壓力一定小于mgmgC.C.人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力等于人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力等于mgmgD.D.人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力大于人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力大于mgmg DR 繩繩v(1)(1)小球在最高點(diǎn)的臨界條件：向心力只由小球在最高點(diǎn)的臨界條件：向心力只由重力提供重力提供: :小結(jié)小結(jié): :20vmgmR0vgR( (臨界速度臨界速度, ,最小速度最小速度) )V輕繩模型(2)(2)小球能

5、通過最高點(diǎn)的條件是小球能通過最高點(diǎn)的條件是: :在最高點(diǎn)的速度在最高點(diǎn)的速度: :vgR(3)(3)小球不能通過最高點(diǎn)的條件是小球不能通過最高點(diǎn)的條件是: :在最高點(diǎn)的速度在最高點(diǎn)的速度: :vgR【例【例2 2】如圖所示，細(xì)桿的一端與小球相連，可繞如圖所示，細(xì)桿的一端與小球相連，可繞O O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)給小球一初速度，使它做點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)，圖中圓周運(yùn)動(dòng)，圖中a a、b b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對(duì)球的作用力可能是最高點(diǎn)，則桿對(duì)球的作用力可能是( ( ) )二二. .有物體支撐的小球在豎直面最高點(diǎn)情況有物體支

6、撐的小球在豎直面最高點(diǎn)情況.A.aA.a處為拉力，處為拉力，b b處為拉力處為拉力B.aB.a處為拉力，處為拉力，b b處為推力處為推力C.aC.a處為推力，處為推力，b b處為拉力處為拉力D.aD.a處為推力，處為推力，b b處為推力處為推力ABABR 當(dāng)當(dāng)0v 最高點(diǎn)最高點(diǎn)v v0 0時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)v v 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)v v ，gR桿N N為支持力為支持力, ,且且NmggRN為支持力，為支持力，N隨隨v的增的增大而減小大而減小N=0N為拉力為拉力,且且N隨隨v的增大而的增大而增大增大gR小結(jié)小結(jié)輕桿模型練習(xí)練習(xí): : 長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為L(zhǎng) L0.5m0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿的輕質(zhì)細(xì)桿OAOA，A A端有一端有一質(zhì)量為質(zhì)量為m m3kg3kg的小球，如圖，小球以的小球，如圖，小球以O(shè) O點(diǎn)為圓心點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，通過最高點(diǎn)時(shí)小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，通過最高點(diǎn)時(shí)小球的速率是的速率是2m2ms s，g g取取10m10ms s2 2，則此