新教材同步備課2024春高中物理第6章圓周運動素養(yǎng)提升課3水平面和豎直平面內的圓周運動課件新人教版必修第二冊

第六章圓周運動素養(yǎng)提升課(三)水平面和豎直平面內的圓周運動學習任務1．掌握水平面內圓周運動的受力特點和分析解決方法。2．掌握豎直面內圓周運動的受力特點和分析解決方法。關鍵能力·情境探究達成01模型圓盤模型圓錐擺模型圖示

探究1

水平面內圓周運動問題1．常見運動模型分析模型圓盤模型圓錐擺模型分析2．解決圓周運動臨界問題的一般思路(1)要考慮達到臨界條件時物體所處的狀態(tài)。(2)分析該狀態(tài)下物體的受力特點。(3)結合圓周運動知識，列出相應的動力學方程分析求解。【典例1】如圖所示，水平轉盤上放有一質量為m的物體(可視為質點)，連接物體和轉軸的繩子長為r，物體與轉盤間的最大靜摩擦力是其壓力的μ倍，g為重力加速度，轉盤的角速度由零逐漸增大，求：(1)繩子對物體的拉力為零時的最大角速度；

[跟進訓練]1．(2022·福建廈門六中高一檢測)如圖所示，A、B、C三個物體放在水平旋轉平臺上隨平臺一起做勻速圓周運動，三個物體與旋轉平臺間的動摩擦因數均為μ，已知A的質量為2m，B、C的質量均為m，A、B離轉軸的距離均為R，C距離轉軸2R，以下說法正確的是(

)A．若轉速加快，A最先相對平臺滑動B．若轉速加快，C一定不會最先相對平臺滑動C．若都沒相對平臺滑動，則向心加速度aA＝aC>aBD．若都沒相對平臺滑動，則摩擦力fA＝fC>fB√D

[A、B、C同軸轉動，則角速度相等，向心力Fn＝mω2r，可知A、C所需向心力大小相等；由于最大靜摩擦力f

＝μN＝μmg，可知A的最大靜摩擦力大于C的最大靜摩擦力，所以當平臺轉速增加時，C比A先滑動；同理可得A、B同時滑動，故選項A、B錯誤。若都沒相對平臺滑動，A、B、C三個物體的角速度相等，根據an＝rω2可知，C的軌道半徑最大，C的向心加速度最大，A、B的向心加速度相等，即aC

>aB＝aA，故選項C錯誤；若都沒相對平臺滑動，A、B、C三個物體做勻速圓周運動，靠靜摩擦力提供向心力，fA＝2mRω2，fB＝mRω2，fC＝2mRω2，可知B物體所受的摩擦力最小，A、C物體所受的摩擦力相等，即fA＝fC>fB，故選項D正確。]A．勻速轉動時，配重受到的合力恒定不變B．若增大轉速，腰受到腰帶的彈力變大C．配重的角速度是120rad/sD．θ為37°2．(2022·廣東廣州高一下聯(lián)考)市面上有一種自動計數的智能呼啦圈深受大眾喜愛。如圖甲所示，腰帶外側帶有軌道，將帶有滑輪的短桿穿入軌道，短桿的另一端懸掛一根帶有配重的細繩，其簡化模型如圖乙所示。已知配重(可視為質點)質量m＝0.5kg，繩長為L＝0.4m，懸掛點到腰帶中心的距離為r0＝0.2m。水平固定好腰帶，通過人體微小扭動，使配重做水平勻速圓周運動，計數器顯示在1min內轉動圈數為120圈，此時繩子與豎直方向夾角為θ。配重運動過程中腰帶可看作不動，重力加速度取g＝10m/s2,

sin37°＝0.6，下列說法正確的是(

)√

]探究2

豎直平面內圓周運動的問題1．輕繩和輕桿模型概述在豎直平面內做圓周運動的物體，運動至軌道最高點時的受力情況可分為兩類：一是無支撐(如球與繩連接，沿內軌道的“過山車”等)，稱為“輕繩模型”；二是有支撐(如球與桿連接，小球在彎管內運動等)，稱為“輕桿模型”。項目輕繩模型輕桿模型常見類型

均是沒有支撐的小球

均是有支撐的小球過最高點的臨界條件v臨＝02．兩類模型分析對比項目輕繩模型輕桿模型討論分析項目輕繩模型輕桿模型在最高點的FN圖線

√√

角度2

輕桿模型【典例3】如圖所示，輕桿長為2L，中點裝在水平軸O處，A、B兩端分別固定著小球A和B，A球的質量為m，B球的質量為2m，兩者一起在豎直平面內繞O軸做圓周運動。(1)若A球在最高點時，桿A端恰好不受力，求此時A球的速度大?。?/p>

[答案]

2mg，方向豎直向下(3)若桿的轉速可以逐漸變化，能否出現O軸不受力的情況？若不能，用公式推導說明理由。若能，則求出此時A、B球的速度大小。

規(guī)律方法

豎直平面內圓周運動的分析方法(