[名校聯(lián)盟]廣西賓陽中學2011-2012學年高一物理+豎直面內(nèi)圓周運動的臨界問題(課件)

1、專題專題: :豎直面內(nèi)圓周運動的臨界問題豎直面內(nèi)圓周運動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鍵是抓住解決這類問題的關鍵是抓住“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)生相對滑運動的存在摩擦的物體產(chǎn)生相對滑運動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】用細繩拴著質(zhì)量為用細繩拴著質(zhì)量為m的物體的物體,在豎直面內(nèi)做在豎直面內(nèi)做圓周運動圓周運動,則下列說法正確的是則下列說法正確的是( )A.小球過最高點時小球過最高點時,繩子的繩子的張力可以為零張力可以為零B.小球過最高點時的小球過最高點時的最小速度是零最小速度是零C.小球做圓周運動過小球做圓周運動過最高點的最小速度是最高點的最小速度是0vg

3、RD.小球過最高點時小球過最高點時,繩子對小球的作用力繩子對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. .無物體支撐的小球在豎直面最高點情況無物體支撐的小球在豎直面最高點情況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，小球在軌道頂端的最小速度應當是多大？下來，小球在軌道頂端的最小速度應當是多大？已知軌道半徑為已知軌道半徑為R。vR練習練習.乘坐游樂園的翻滾過山車時，質(zhì)乘坐游樂園的翻滾過山車時，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.車在最高點時人處于

4、倒坐狀態(tài)，全靠車在最高點時人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險帶拉住，沒有保險帶，人就會掉下保險帶拉住，沒有保險帶，人就會掉下來來B.B.人在最高點時對座仍可能產(chǎn)生壓力，人在最高點時對座仍可能產(chǎn)生壓力，但壓力一定小于但壓力一定小于mgmgC.C.人在最低點時對座位的壓力等于人在最低點時對座位的壓力等于mgmgD.D.人在最低點時對座位的壓力大于人在最低點時對座位的壓力大于mgmg DR 繩繩v(1)(1)小球在最高點的臨界條件：向心力只由小球在最高點的臨界條件：向心力只由重力提供重力提供: :小結小結: :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、通過最高點的條件是小球能通過最高點的條件是: :在最高點的速度在最高點的速度: :vgR(3)(3)小球不能通過最高點的條件是小球不能通過最高點的條件是: :在最高點的速度在最高點的速度: :vgR【例【例2 2】如圖所示，細桿的一端與小球相連，可繞如圖所示，細桿的一端與小球相連，可繞O O點的水平軸自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)給小球一初速度，使它做點的水平軸自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運動，圖中圓周運動，圖中a a、b b分別表示小球軌道的最低點和分別表示小球軌道的最低點和最高點，則桿對球的作用力可能是最高點，則桿對球的作用力可能是( ( ) )二二. .有物體支撐的小球在豎直面最高點情況有物體支

6、撐的小球在豎直面最高點情況.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 當當0v 最高點最高點v v0 0時，時，當當v v 時，時，當當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小結小結輕桿模型練習練習: : 長度為長度為L L0.5m0.5m的輕質(zhì)細桿的輕質(zhì)細桿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 O點為圓心點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通過最高點時小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通過最高點時小球的速率是的速率是2m2ms s，g g取取10m10ms s2 2，則此