圆周运动的临界问题省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

圆周运动中临界问题雷锋学校雷锋学校 姜勇彪姜勇彪第1页1.什么是临界问题？什么是临界问题？2.解答临界问题关键。解答临界问题关键。回顾：回顾：回顾：回顾：第2页 当物体由一个物理状态变为另一个物理状态当物体由一个物理状态变为另一个物理状态时，可能存在一个时，可能存在一个过渡转折点过渡转折点，这时物体所处，这时物体所处状态称为状态称为临界临界状态状态。1.什么是临界问题？什么是临界问题？与临界状态相关问题称为与临界状态相关问题称为临界问题，与之相关物理条件称为与之相关物理条件称为临界条件。临界条件。第3页找准找准临界状态临界状态，找出，找出临界条件。临界条件。2.解答临界问题关键：解答临界问题关键：第4页 许多临界问题，题干中惯用许多临界问题，题干中惯用“恰好恰好”、“最大最大”、“最少最少”、“不脱离不脱离”等词语对临界状态给出了明确暗示。等词语对临界状态给出了明确暗示。有时，有些临界问题中并不显含上述常见有时，有些临界问题中并不显含上述常见“临界术语临界术语”，但审题时发觉某个物理量在改变过程中会但审题时发觉某个物理量在改变过程中会 发生突变发生突变发生突变发生突变 ，则此时，则此时物体所处状态即为临界状态。物体所处状态即为临界状态。为了找到临界状态，我们通常会对改变物理量为了找到临界状态，我们通常会对改变物理量取极限取极限取极限取极限。怎样找准临界状态、找出临界条件？怎样找准临界状态、找出临界条件？第5页3.圆周运动临界问题有什么特点与规律。圆周运动临界问题有什么特点与规律。第6页图1F Ff fF FN Nmgmg例例1 1 如图如图1 1所表示水平转盘上放有质量为所表示水平转盘上放有质量为m m物块，物块物块，物块到转轴距离为到转轴距离为r,r,若物块一直相对转盘静止，物块和转若物块一直相对转盘静止，物块和转盘间最大静摩擦力是正压力盘间最大静摩擦力是正压力 倍。倍。求：转盘转动最大角速度是多大？求：转盘转动最大角速度是多大？答案：答案：第7页例例2 2、长度为、长度为L L0.5 m0.5 m轻质细绳轻质细绳OAOA，A A端有一质量为端有一质量为m m2.0kg2.0kg小球，如图所表示，小球以小球，如图所表示，小球以O O点为圆心在竖直平点为圆心在竖直平面内做圆周运动，经过最高点时小球速率是面内做圆周运动，经过最高点时小球速率是4m/s4m/s，g g取取10m/s10m/s2 2。（1 1）求此时细绳）求此时细绳OAOA受到多大拉力？受到多大拉力？（2 2）若细绳换成细杆，小球经过最高点速率是）若细绳换成细杆，小球经过最高点速率是2m/s2m/s，此时球对细杆作用力大小是多少？方向怎样？，此时球对细杆作用力大小是多少？方向怎样？总结总结:”轻绳模型轻绳模型“，”轻杆模型轻杆模型”临界条件；临界条件；总结：得到两种模型临界条件方总结：得到两种模型临界条件方法。法。讨论：两种模型临界条件不一样讨论：两种模型临界条件不一样原因。原因。答案：答案：(1).44N;(2).4N,方向竖直向上。方向竖直向上。mgmgF FT TF FN N第8页例例3.3.质量为质量为100 t100 t火车在轨道火车在轨道上行驶上行驶,火车内、外轨连线与火车内、外轨连线与水平面夹角为水平面夹角为=37,=37,如图如图所表示所表示,弯道半径弯道半径R R=30 m,=30 m,重重力加速度取力加速度取10m/s10m/s2 2.求求:(1)(1)当火车速度为当火车速度为:v v1 1=20m/s=20m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?(2)(2)当火车速度为当火车速度为:v v2 2=10m/s=10m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?第9页 F FF FN NmgmgF F例例3.3.质量为质量为100 t100 t火车在轨道火车在轨道上行驶上行驶,火车内、外轨连线与火车内、外轨连线与水平面夹角为水平面夹角为=37,=37,如图如图所表示所表示,弯道半径弯道半径R R=30 m,=30 m,重重力加速度取力加速度取10m/s10m/s2 2.求求:(1)(1)当火车速度为当火车速度为:v v1 1=20m/s=20m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?(2)(2)当火车速度为当火车速度为:v v2 2=10m/s=10m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?第10页F FF FN N F FN Nmgmgyx例例3.3.质量为质量为100 t100 t火车在轨道火车在轨道上行驶上行驶,火车内、外轨连线与火车内、外轨连线与水平面夹角为水平面夹角为=37,=37,如图如图所表示所表示,弯道半径弯道半径R R=30 m,=30 m,重重力加速度取力加速度取10m/s10m/s2 2.求求:(1)(1)当火车速度为当火车速度为:v v1 1=20m/s=20m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?(2)(2)当火车速度为当火车速度为:v v2 2=10m/s=10m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?答案答案 (1)3.2105 N 沿斜面向下沿斜面向下 (2)4.7104 N 沿斜面向上沿斜面向上第11页例例4 4、如图所表示，两绳系一质量为、如图所表示，两绳系一质量为m m0.1kg0.1kg小球，上面绳长小球，上面绳长L L2m2m，两端都拉直时与轴夹角，两端都拉直时与轴夹角分别为分别为3737与与5353。(1).(1).球角速度在什么范围内，两绳一直张紧球角速度在什么范围内，两绳一直张紧.(2).(2).当角速度为当角速度为2rad/s2rad/s时，上、下两绳拉力分时，上、下两绳拉力分别为多大？别为多大？530370答案：答案：2.5rad/s,3.3rad/s；AC绳拉力：绳拉力：0.8N，BC绳拉力：绳拉力：0试验试验演示演示ACB第12页第13页变式应用：变式应用：用一根细线一端系一小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥顶上，如图所表示，设小球在水平面内做匀速圆周运动角速度为，细线张力为FT，则FT随2改变图像是图中()第14页谢谢指导！第15页第16页yxF Fx xF FN N F FN NmgmgxyaaxayGGx xGGy y第17页第18页1.1.质量为质量为100 t100 t火车在轨道上火车在轨道上行驶行驶,火车内、外轨连线与水火车内、外轨连线与水平面夹角为平面夹角为=37,=37,如图所如图所表示表示,弯道半径弯道半径R R=30 m,=30 m,重力重力加速度取加速度取10m/s10m/s2 2.求求:(1)(1)当火车速度为当火车速度为:v v1 1=20m/s=20m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?(2)(2)当火车速度为当火车速度为:v v2 2=10m/s=10m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?答案答案 (1)3.2105 N 沿斜面向下沿斜面向下 (2)4.7104 N 沿斜面向上沿斜面向上第19页1.1.质量为质量为100 t100 t火车在轨道上火车在轨道上行驶行驶,火车内、外轨连线与水火车内、外轨连线与水平面夹角为平面夹角为=37,=37,如图所如图所表示表示,弯道半径弯道半径R R=30 m,=30 m,重力重力加速度取加速度取10m/s10m/s2 2.求求:(1)(1)当火车速度为当火车速度为:v v1 1=20m/s=20m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?(2)(2)当火车速度为当火车速度为:v v2 2=10m/s=10m/s时时,轨道受到侧压力轨道受到侧压力多大多大?方向怎样方向怎样?答案答案 (1)N沿斜面向上沿斜面向上 (2)4.7105 N 沿斜面向下沿斜面向下第20页F FF FN N F FN Nmgmgyx第21页第22页 F FF FN NmgmgF F第23页