【新步步高】2014-2015学年高二物理教科版必修二课件：第二章圆周运动习题课[数理化网].pptx

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1、 学习目标定位学习目标定位熟练掌握圆周运动各物理量的关系熟练掌握圆周运动各物理量的关系.熟悉掌握向心力、向心加速度的公式熟悉掌握向心力、向心加速度的公式会分析圆周运动所需向心力的来源会分析圆周运动所需向心力的来源.会会分析轻绳、轻杆模型在竖直面内圆周运动的临界问题分析轻绳、轻杆模型在竖直面内圆周运动的临界问题.学习探究区学习探究区一、描述圆周运动的各物理量间的关系一、描述圆周运动的各物理量间的关系二、向心力来源的二、向心力来源的分析分析三、竖直面内的三、竖直面内的“绳杆模型绳杆模型”的临界问题的临界问题一、描述圆周运动的各物理量间的关系一、描述圆周运动的各物理量间的关系描述圆周运动的物理量有线

2、速度、角速度、周期、转速描述圆周运动的物理量有线速度、角速度、周期、转速等等；它们之间的关系为：它们之间的关系为：2222nrrrnTT， v这些关系不仅在物体做这些关系不仅在物体做匀速圆周运动中适用匀速圆周运动中适用，在在变速圆周运动中也适用变速圆周运动中也适用，此时关系式中各量是瞬时对应的，此时关系式中各量是瞬时对应的一、描述圆周运动的各物理量间的关系一、描述圆周运动的各物理量间的关系例例1 如图，如图，光滑的水平面上固定光滑的水平面上固定着一个半径在逐渐减小的螺旋形光着一个半径在逐渐减小的螺旋形光滑水平轨道，一个小球以一定速度滑水平轨道，一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，下列物沿

3、轨道切线方向进入轨道，下列物理量中数值将减小的是理量中数值将减小的是()A周期周期B线速度线速度C角速度角速度D向心加速度向心加速度A=rv解析解析线速度大线速度大小不变小不变2=rTv2=arv返回返回二二、向心力的来源分析向心力的来源分析向心力可以是向心力可以是弹力、摩擦力弹力、摩擦力，也可以是物体受到的，也可以是物体受到的合外力或合外力或某个力的分力某个力的分力但只有在但只有在匀速圆周匀速圆周运动中，运动中，向心力向心力才才等于等于物体所受的物体所受的合合外力外力；在在变速圆周变速圆周运动中，运动中，向心力不等于向心力不等于物体所受到的物体所受到的合外力合外力，而是等于，而是等于物体沿圆

4、心方向的合外力物体沿圆心方向的合外力返回返回例例2 如图所如图所示，在粗糙水平木板上示，在粗糙水平木板上放一个物块，使木板和物块一起在竖放一个物块，使木板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，动，ab为水平直径，为水平直径，cd为竖直直径，为竖直直径，在运动中木板始终保持水平，物块相在运动中木板始终保持水平，物块相对于木板始终静止，则对于木板始终静止，则()A物块始终受到三个力作用物块始终受到三个力作用B物块受到的合外力始终指向圆心物块受到的合外力始终指向圆心C在在c、d两个位置，物块所受两个位置，物块所受支持支持 力力N有最大值，摩擦力有最大值，摩

5、擦力f为零为零D在在a、b两个位置物块所受两个位置物块所受摩擦力摩擦力 提供提供向心力，支持力向心力，支持力Nmg解析解析mgNf受三个力受三个力NmgmgN受两个力受两个力Nmg合力指合力指向圆心向圆心Nmg受两个力受两个力Nmgc c点支持力最小，点支持力最小，d d点支持力最大点支持力最大受力相似，摩擦力提供向心力受力相似，摩擦力提供向心力BD三三、竖直面内的竖直面内的“绳杆模型绳杆模型”的临界问题的临界问题(1)绳绳(内轨道内轨道)施力特点：只能施加向下的拉力施力特点：只能施加向下的拉力(或压力或压力)(3)在最高点的临界在最高点的临界条件条件T0，此时，此时mgm ，则则v .2rv

6、grv 时时，拉力或压力，拉力或压力为为零零gr v 时时，小球受，小球受向向下下的的拉力或压力拉力或压力gr v 时时，小球不能达到小球不能达到最高点最高点即即轻绳的临界速轻绳的临界速度度为为 .grgr临v(2)在最高点的在最高点的动力学方程动力学方程 三三、竖直面内的竖直面内的“绳杆模型绳杆模型”的临界问题的临界问题(1)(1)杆杆( (双轨道双轨道) )施力特点：既能施加施力特点：既能施加向下的拉力向下的拉力，也能施加，也能施加向上的支持力向上的支持力当当v0时，时，mgN，球恰好到达最高点球恰好到达最高点(3)杆类的临界速度为杆类的临界速度为v临临0.(2)在最高点的在最高点的动力学

7、方程动力学方程v 时，时， Nmgm ，杆对球有向下的拉力，且随杆对球有向下的拉力，且随v增大而增大而增大增大gr2rvv 时，时， mgm ，杆对球无作用力杆对球无作用力gr2rvv 时，时， mgNm ，杆对球有向上的支持力杆对球有向上的支持力gr2rv返回返回例例3 如图所如图所示，在内壁光滑的平底示，在内壁光滑的平底试管内放一个质量为试管内放一个质量为1 g的小球，试的小球，试管的开口端与水平轴管的开口端与水平轴O连接试管底连接试管底与与O相距相距5 cm，试管在转轴带动下在，试管在转轴带动下在竖直平面内做匀速圆周运动竖直平面内做匀速圆周运动g取取10 m/s2求求：(1)转轴的角速度

8、达到多大时，试管底转轴的角速度达到多大时，试管底所受压力的最大值等于最小值的所受压力的最大值等于最小值的3倍？倍？(2)转轴的角速度满足什么条件时，转轴的角速度满足什么条件时，会出现小球与试管底脱离接触的情况会出现小球与试管底脱离接触的情况？典例精析典例精析21mgFmr+=解析解析(1(1) )mg2Fmg1F在最高点：在最高点：在最低点：在最低点：22Fmgmr-=213FF=联立解联立解得：得：20rad/s=返回返回压力最小压力最小压力最大压力最大（2）在最高点：）在最高点：压力为零压力为零20mgmr0gr返回返回针对训练针对训练 如图所如图所示，质量为示，质量为m的的小球固定在长为

9、小球固定在长为l的细轻杆的一端，的细轻杆的一端，绕轻杆的另一端绕轻杆的另一端O在竖直平面内做在竖直平面内做圆周运动球转到最高点圆周运动球转到最高点A时，线时，线速度的大小为速度的大小为 ，此时此时()A杆杆受到受到 mg的拉力的拉力B杆杆受到受到 mg的压力的压力C杆杆受到受到 mg的拉力的拉力D杆杆受到受到 mg的压力的压力m gT解析解析2+=T mg mlv以小球为研究以小球为研究对象对象设设其受到向下的拉力其受到向下的拉力2=T mmglv代入数据，得代入数据，得1=2Tmg121232322gl由牛顿第三定律由牛顿第三定律知知杆受到杆受到 mg的的压力压力12B球受到球受到的的是支持

10、力是支持力自我检测区自我检测区1231231(圆周运动各物理量的关系圆周运动各物理量的关系)如如图图所所示，靠摩擦传动匀速转动的大小示，靠摩擦传动匀速转动的大小两轮接触面互不打滑，大轮的半径两轮接触面互不打滑，大轮的半径是小轮的是小轮的2倍，倍，A、B分别为大小两轮分别为大小两轮边缘上的点则轮上边缘上的点则轮上A、B两点两点()A线速度的大小相等线速度的大小相等B角速度相等角速度相等C向心加速度相等向心加速度相等D周期相等周期相等AA AB B=rrBAAB2=1rr：=解析解析线速度相等线速度相等AAABBBAB2 1=arra：=vvAABB1=2TrTr：=1232(向心力来源分析向心力

11、来源分析)如如图所图所示，在示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为目测体重为G的女运动员做圆锥摆的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为运动时和水平冰面的夹角约为30，重力加速度为重力加速度为g，估算该女运动员，估算该女运动员()A受到的拉力约受到的拉力约为为 GB受到的拉力约为受到的拉力约为2GC向心加速度约为向心加速度约为3gD向心加速度约为向心加速度约为2g解析解析做圆周运动做圆周运动合力提供合力提供向心力向心力3Tmg竖直

12、：竖直：水平：水平：联立解得：联立解得：333tan30ggag向B1233 3 (竖直面内的竖直面内的“绳杆模型绳杆模型”的临界的临界问题问题)如如图所图所示，一质量为示，一质量为0.5 kg的小的小球，用球，用0.4 m长的细线拴住，在竖直长的细线拴住，在竖直平面内做圆周运动，平面内做圆周运动，g取取10 m/s2，求：，求：(1)当小球在圆周最高点速度为当小球在圆周最高点速度为4 m/s时，细线的拉力是多少？时，细线的拉力是多少？(2)当小球在圆周最低点速度为当小球在圆周最低点速度为6 m/s时，细线的拉力是多少？时，细线的拉力是多少？(3)若绳子能承受的最大拉力为若绳子能承受的最大拉力为130 N，则小球运动到最低点时速度最大是则小球运动到最低点时速度最大是多少？多少？m g1T解析解析211+=Tmg mlv（1）211=Tmmglv代入数据，得代入数据，得m g2T222=Tmg mlv（2）222=Tmmglv代入数据，得代入数据，得2N=50T（3）233=Tmg mlv31s= 0m/ v