高一教科版物理必修二讲义及练习:第二章 专题讲义及练习:圆周运动中的临界问题探究1 水平面内的匀速圆周运动中的临界问题剖析(讲义) .docx
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1、高中物理水平面内的匀速圆周运动中的临界问题剖析一、考点突破:知识点考纲要求题型说明水平面内的匀速圆周运动中的临界问题1. 掌握水平面内圆周运动向心力的来源;2. 会用极限法分析临界条件;3. 会根据状态的变化判断弹力和静摩擦力的大小及方向变化选择题、计算题属于高频考点,是对弹力和静摩擦力被动性的进一步理解,同时也考查弹力和摩擦力的临界问题二、重难点提示:重点:1. 掌握水平面内圆周运动向心力的来源;2. 会用极限法分析临界条件。难点:会根据状态的变化判断弹力和静摩擦力的大小及方向变化。一、水平面内圆周运动临界产生原因1. 从运动学角度:物体做圆周运动的角速度过大,所需要的向心力过大,物体所受合
2、外力的径向分力不足会出现临界。2. 从动力学角度:外界提供的最大的径向合外力存在最大值或最小值,这就决定了物体做圆周运动的速度就有最大值或最小值,因此出现临界。二、水平面内圆周运动的两种模型1. 圆台转动类小物块放在旋转圆台上,与圆台保持相对静止,如图所示,物块与圆台间的动摩擦因数为,离轴距离为R,圆台对小物块的静摩擦力(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)提供小物块做圆周运动所需的向心力。水平面内,绳拉小球在圆形轨道上运动等问题均可归纳为“圆台转动类”。临界条件:圆台转动的最大角速度max,当max时,小物块脱离圆台轨道。下图均为平台转动类 甲乙丙2. 火车拐弯类如图所示,火车拐弯时,在水平面内做
3、圆周运动,重力mg和轨道支持力N的合力F提供火车拐弯时所需的向心力。圆锥摆、汽车转弯等问题均可归纳为“火车拐弯类”。临界条件:若v,火车拐弯时,既不挤压内轨也不挤压外轨;若v,火车拐弯时,车轮挤压外轨,外轨反作用于车轮的力的水平分量与F之和提供火车拐弯时所需的向心力;若v,火车拐弯时,车轮挤压内轨,内轨反作用于车轮的力的水平分量与F之差提供火车拐弯时所需的向心力。火车转弯问题类变形: 1 2 3 4 5【方法指导】临界问题解题思路1. 确定做圆周运动的物体作为研究对象。2. 确定做圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径。3. 对研究对象进行受力分析。哪些力存在临界?(摩擦力、弹力)4. 运用平行四
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