專(zhuān)題++豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)+導(dǎo)學(xué)案 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

“生命課堂”導(dǎo)學(xué)案24高一物理第=page11頁(yè)，共=sectionpages33頁(yè)第=page11頁(yè)，共=sectionpages33頁(yè)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]會(huì)分析豎直面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)無(wú)支撐物及有支撐物時(shí)物體最高點(diǎn)最小速度的推導(dǎo)會(huì)分析豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)各位置物體的受力[學(xué)習(xí)過(guò)程]任務(wù)一1、思考討論：蕩秋千時(shí)物體是否做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？如何才能使物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？2、用手拖住一個(gè)蘋(píng)果讓他在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)、最低點(diǎn)以及其他任意位置蘋(píng)果所受合力有什么特點(diǎn)？向心力由什么提供？蘋(píng)果分別處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？3、蕩秋千時(shí)最高點(diǎn)與豎直方向的夾角為30度，人的質(zhì)量為50kg，則最高點(diǎn)繩的拉力為多大？什么位置速度最大？此時(shí)物體的合力有什么特點(diǎn)？處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？任務(wù)三、輕繩模型輕桿模型常見(jiàn)類(lèi)型均是沒(méi)有支撐的小球均是有支撐的小球過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件由mg＝meq\f(v2,r)得v臨＝eq\r(gr)v臨＝0討論分析(1)能過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，v≥eq\r(gr)，F(xiàn)N＋mg＝meq\f(v2,r)，繩、軌道對(duì)球產(chǎn)生彈力FN(2)不能過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，v<eq\r(gr)，在到達(dá)最高點(diǎn)前小球已經(jīng)脫離了圓軌道，如圖所示(1)當(dāng)v＝0時(shí)，F(xiàn)N＝mg，F(xiàn)N為支持力，沿半徑背離圓心(2)當(dāng)0<v<eq\r(gr)時(shí)，－FN＋mg＝meq\f(v2,r)，F(xiàn)N背離圓心，隨v的增大而減小(3)當(dāng)v＝eq\r(gr)時(shí)，F(xiàn)N＝0(4)當(dāng)v>eq\r(gr)時(shí)，F(xiàn)N＋mg＝meq\f(v2,r)，F(xiàn)N指向圓心并隨v的增大而增大[隨堂練習(xí)]1、(多選)如圖所示，輕桿長(zhǎng)3L，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和B，光滑水平轉(zhuǎn)軸穿過(guò)桿上距球A為L(zhǎng)處的O點(diǎn)，外界給系統(tǒng)一定能量后，桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球B恰好無(wú)作用力．忽略空氣阻力．則球B在最高點(diǎn)時(shí)()A．球B的速度為eq\r(2gL)B．球A的速度大小為eq\r(2gL)C．水平轉(zhuǎn)軸對(duì)桿的作用力為1.5mgD．水平轉(zhuǎn)軸對(duì)桿的作用力為2.5mg[答案]AC[解析]球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，球B對(duì)桿恰好無(wú)作用力，即重力恰好提供向心力，則有：mg＝eq\f(mveq\o\al(2,B),2L)，解得v＝eq\r(2gL)，故A正確．由于A、B兩球的角速度相等，由v＝ωr得：球A的速度大小為：vA＝eq\f(1,2)vB＝eq\f(1,2)eq\r(2gL)，故B錯(cuò)誤．B球到最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿無(wú)彈力，此時(shí)A球所受重力和拉力的合力提供向心力，有：F－mg＝eq\f(mveq\o\al(2,A),L)，解得：F＝1.5mg，可得水平轉(zhuǎn)軸對(duì)桿的作用力為1.5mg，故C正確，D錯(cuò)誤．（多選）小球m在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的有（）

A．小球通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為

B．小球通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為零

C．小球在水平線(xiàn)以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力

D．小球在水平線(xiàn)以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力3、如圖甲，固定在豎直面內(nèi)的光滑圓形管道內(nèi)有一小球在做圓周運(yùn)動(dòng)，小球直徑略小于管道內(nèi)徑，管道最低處N裝有連著數(shù)字計(jì)時(shí)器的光電門(mén)，可測(cè)球經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)的速率vN，最高處裝有力的傳感器M，可測(cè)出球經(jīng)過(guò)M點(diǎn)時(shí)對(duì)管道作用力F（豎直向上為正），用同一小球以不同的初速度重復(fù)試驗(yàn)，得到F與的關(guān)系圖像如圖乙，c為圖像與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)，b為圖像延長(zhǎng)線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)，重力加速度為g，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．若小球經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)滿(mǎn)足，則經(jīng)過(guò)M點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道無(wú)壓力B．當(dāng)小球經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)滿(mǎn)足，則經(jīng)過(guò)M點(diǎn)時(shí)對(duì)內(nèi)管道壁有壓力C．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為D．表示小球經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)速度等于0【答案】AC4、輕桿一端固定有質(zhì)量為m=1kg的小球，另一端安裝在水平軸上，轉(zhuǎn)軸到小球的距離為5cm。轉(zhuǎn)軸固定在質(zhì)量M=5kg的三角形的帶電動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)沒(méi)畫(huà)出來(lái)）的支架上。在電動(dòng)機(jī)作用下，輕桿在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖。若轉(zhuǎn)軸達(dá)到某一恒定轉(zhuǎn)速n時(shí)，在最高點(diǎn)，桿受到小球的壓力為2N，重力加速度g=10m/s2，則（）A．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，小球受到的向心力為12NB．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，地面對(duì)M的支持力為52NC．小球運(yùn)動(dòng)到圖示水平位置時(shí)，地面對(duì)M的摩擦力為8ND．把桿換成輕繩，同樣轉(zhuǎn)速的情況下，小球仍能通過(guò)圖示的最高點(diǎn)【答案】BC5、雜技演員在做“水流星”表演時(shí)，用一根細(xì)繩系著盛水的杯子，掄起繩子，讓杯子在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)