竖直面圆周运动绳杆模型市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

中中活活动动圆圆 周周 运运5.7高中物理必修二高中物理必修二生生第1页竖直面圆周运动最高点临界问题竖直面圆周运动最高点临界问题n一、细绳模型一、细绳模型n二、细杆模型二、细杆模型第2页1）对下列图四副图小球在最高点和最低点进行受力）对下列图四副图小球在最高点和最低点进行受力分析分析DCABFEGK（1）（2）（3）（4）绳子模型绳子模型杆子模型杆子模型小球在竖直平面内做圆周小球在竖直平面内做圆周运动时，物体不能被支持运动时，物体不能被支持小球在竖直平面内做圆周运动小球在竖直平面内做圆周运动时，物体能被支持时，物体能被支持第3页 一、细一、细绳和内轨模型理论研究理论研究2.2.能过最高点临界条件：能过最高点临界条件：mOrv第4页物体不能做完整圆周运动，即还未物体不能做完整圆周运动，即还未抵达最高点就已经脱离了轨道抵达最高点就已经脱离了轨道 一、细绳模型一、细绳模型mOrv【问题探讨】小球以不一样速度经过最高点时细绳对小球拉力情况小球以不一样速度经过最高点时细绳对小球拉力情况.物体恰能做完整圆周运动物体恰能做完整圆周运动物体能做完整圆周运动物体能做完整圆周运动第5页【演示】【演示】水流星水流星第6页例例1:1:绳系着装有水水桶，在竖直平面内做圆周运动，绳系着装有水水桶，在竖直平面内做圆周运动，成为成为“水流星水流星”，水质量，水质量m=0.5kg,m=0.5kg,绳长绳长L=0.4m,L=0.4m,求：求：(g=10m/s(g=10m/s2 2)求水桶经过最高点时水不流出最小速率？求水桶经过最高点时水不流出最小速率？水在最高点速率水在最高点速率V=4m/sV=4m/s时，时，桶底对水压力？桶底对水压力？O学以致用学以致用第7页2）质量为质量为m小球在竖直平面内圆轨道内则运动，小球在竖直平面内圆轨道内则运动，经过最高点而不脱离轨道临界速度为经过最高点而不脱离轨道临界速度为V，当小球，当小球以以2V速度经过最高点时，对轨道压力是多大？速度经过最高点时，对轨道压力是多大？（N=3mg）第8页理论研究理论研究 二、细杆模型二、细杆模型1.1.能过最高点临界条件：能过最高点临界条件：mOrv1）能否抵达最高点）能否抵达最高点:2)拉力还是支持力临界条件：拉力还是支持力临界条件：第9页 二、细杆模型二、细杆模型细细杆杆对对小球有小球有拉力拉力.细细杆杆对对小球有小球有支持力支持力.细细杆杆对对小球小球无作用力无作用力.细杆对物体能够施加细杆对物体能够施加拉力拉力或者施加或者施加支持力支持力。vmor【问题探讨】2.2.小球以不一小球以不一样样速度速度经过最高点时细杆对小球作用情况经过最高点时细杆对小球作用情况.FN=0第10页 绳杆圆管 模型图 nm受力情况 n最高点A速度 重力、绳拉力AOmBL重力、杆拉力或支持力AOmBR重力、外管壁支持力或内管壁支持力竖直平面内变速圆周运动AOmBL第11页vmo例例2:2:如图所表示，细杆一端与小球相连，可绕过如图所表示，细杆一端与小球相连，可绕过O O点自由转动，细杆长点自由转动，细杆长0.5m0.5m，小球质量为，小球质量为0.5kg0.5kg，现，现给小球一初速度使它做竖直面圆周运动，求给小球一初速度使它做竖直面圆周运动，求:小球小球经过最高点时经过最高点时,以下两种情况下杆对球作用力大小。以下两种情况下杆对球作用力大小。(g g=10m/s=10m/s2 2)（1 1）过最高点时小球速率为）过最高点时小球速率为1.0m/s;1.0m/s;（2 2）过最高点时小球速率为）过最高点时小球速率为4.0m/s.4.0m/s.学以致用学以致用第12页轻杆模型轻杆模型 1、小小球球在在最最高高点点速速度度由由零零逐逐减减增增大大过过程中，以下说法正确是（程中，以下说法正确是（）A 向心力逐减增大向心力逐减增大 B 杆对球弹力逐步增大杆对球弹力逐步增大 C杆对球弹力逐减减小杆对球弹力逐减减小 D杆对球弹力先减小后增大杆对球弹力先减小后增大O答案：D第13页轻杆模型变式圆管轨道2 2、小球、小球m m在竖直放置光滑圆形管道内做圆在竖直放置光滑圆形管道内做圆周运动，以下说法正确是（周运动，以下说法正确是（）A A 小球经过最高点时最小速度为小球经过最高点时最小速度为B B 小球经过最高点最小速度为零小球经过最高点最小速度为零C C 小球在水平线小球在水平线abab以下管道中运动时外侧以下管道中运动时外侧管壁对小球一定无作用力管壁对小球一定无作用力D D 小球在水平线小球在水平线ab以下以下管道中运动时外侧管壁对管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力小球一定有作用力BDabR第14页练习练习:用钢管做成半径为用钢管做成半径为R=0.5m光滑圆环光滑圆环(管径远小于管径远小于R)竖直放置竖直放置,一小球一小球(可看作质可看作质点点,直径略小于管径直径略小于管径)质量为质量为m=0.2kg在环内在环内做圆周运动做圆周运动,求求:小球经过最高点小球经过最高点A时时,以下以下两种情况下球对管壁作用力两种情况下球对管壁作用力。取取g=10m/s2A速率为速率为1.0m/sA速率为速率为4.0m/s 第15页解解：AOm先求出杆弹力为先求出杆弹力为0速率速率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s(1)v1=1m/s v0 球应受到外壁向下支持力N2如图所表示:AOmFN2mg则则 mg+FN2=mv22/l 得得 FN2=4.4 N由牛顿第三定律由牛顿第三定律,球对管壁作用力分别为球对管壁作用力分别为:(1)对内壁对内壁1.6N向下压力向下压力;(2)对外壁对外壁4.4N向上压力向上压力。第16页 细绳细杆 模型图n小球n受力情况 n最高点n速度 重力、绳拉力重力、杆拉力或支持力竖直面圆周运动最高点临界问题竖直面圆周运动最高点临界问题 小结：小结：AOmBrAOmBr第17页