圆周运动专题复习——临界问题ppt课件.ppt
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1、任务任务 :1、掌握处理圆周运动的基本思路、掌握处理圆周运动的基本思路和方法;和方法;2、掌握、掌握圆周运动中圆周运动中极值临界问题极值临界问题的临界条件,会用的临界条件,会用临界条件处理临界条件处理实际问题。实际问题。3 3、牛顿第二定律在曲线运动中的具体应用、牛顿第二定律在曲线运动中的具体应用 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物圆周运动非匀速非匀速圆周运动圆周运动匀速匀速圆周运动圆周运动角速度、周期、频率不变,角速度、周期、频率不变,线速度、向心加速度、向心力的大小不变,线速度、向心加速度、
2、向心力的大小不变,方向时刻改变;方向时刻改变;合外力不指向圆心,与速度方向不垂直;合外力不指向圆心,与速度方向不垂直;合外力大小不变,方向始终与速度方向垂直,合外力大小不变,方向始终与速度方向垂直,且指向圆心。且指向圆心。合外力沿着半径方向的分量提供向心力合外力沿着半径方向的分量提供向心力,改变速,改变速度方向;度方向;沿着速度方向的分量,改变速度大小沿着速度方向的分量,改变速度大小。特点:特点:性质:性质:变速运动;变速运动; 非匀变速曲线运动;非匀变速曲线运动;条件:条件:向心力就是物体作圆周运动的合外力。向心力就是物体作圆周运动的合外力。当速率增大时,合外力与速度方向的夹角当速率增大时,
3、合外力与速度方向的夹角为锐角;反之,为钝角。为锐角;反之,为钝角。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 例例1 1、在山东卫视的、在山东卫视的全运向前冲全运向前冲节目中,有一个节目中,有一个“大转盘大转盘”的关卡。的关卡。如图所示,一圆盘正在绕一通过它中如图所示,一圆盘正在绕一通过它中心心O O且垂直于盘面的竖直轴逆时针匀且垂直于盘面的竖直轴逆时针匀速转动,在圆盘上有一名质量为速转动,在圆盘上有一名质量为m m的的闯关者(可是为质点)到转轴的距离闯关者(可是为质点)到转轴的距离为为d d,已知闯关
4、者与圆盘间的摩擦因,已知闯关者与圆盘间的摩擦因素为素为,且闯关者与圆盘间的最大静,且闯关者与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。为了使闯关摩擦力等于滑动摩擦力。为了使闯关者与圆盘保持相对静止,求圆盘的转者与圆盘保持相对静止,求圆盘的转动角速度的取值范围。动角速度的取值范围。一、匀速圆周运动中的极值问题一、匀速圆周运动中的极值问题1、滑动与静止的临界问题、滑动与静止的临界问题采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物如图所示,用细绳一端系着的质量为如图所示,用细绳一端系着的质量为M0.6 kg的物的物体体
5、A静止在水平转盘上,细绳另一端通过转盘中心的静止在水平转盘上,细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔光滑小孔O吊着质量为吊着质量为m0.3 kg的小球的小球B,A的重心到的重心到O点的距离为点的距离为0.2 m,若,若A与转盘间的最大静摩擦力为与转盘间的最大静摩擦力为Fm2 N,为使小球,为使小球B保持静止,求转盘绕中心保持静止,求转盘绕中心O旋转旋转的角速度的角速度的取值范围的取值范围(取取g10 m/s2)【答案】2.9 rad/s6.5 rad/s采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 如图所示,匀
6、速转动的水平圆盘上,沿半径方如图所示,匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向两个用细线相连的小物体向两个用细线相连的小物体A、B的质量均为的质量均为m,它,它们到转轴的距离分别为们到转轴的距离分别为rA=20cm,rB=30cm。A、B与圆盘间的最大静摩擦力均为重力的与圆盘间的最大静摩擦力均为重力的0.4倍,倍,(g=10m/s2)求:)求:(1)当细线上开始出现张力,圆盘的角速度;)当细线上开始出现张力,圆盘的角速度;(2)当)当A开始滑动时,圆盘的角速度开始滑动时,圆盘的角速度采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接
7、部位干净无污物8如图所示,如图所示,OO为竖直轴,为竖直轴,MN为固定在为固定在OO上的水上的水平光滑杆,有两个质量相同的金属球平光滑杆,有两个质量相同的金属球A、B套在水平杆上,套在水平杆上,AC和和BC为抗拉能力相同的两根细线,为抗拉能力相同的两根细线, C端固定在转轴端固定在转轴OO上当绳拉直时,上当绳拉直时,A、B两球转动半径之比恒为两球转动半径之比恒为2 1,当转轴的角速度逐渐增大时当转轴的角速度逐渐增大时()AAC先断先断BBC先断先断C两线同时断两线同时断D不能确定哪根线先断不能确定哪根线先断解析解析A采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材
8、,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物2、绳子中的临界问题、绳子中的临界问题)3045CABL L例:如图所示,两绳子系一个质量为例:如图所示,两绳子系一个质量为m=0.1kg的的小球,上面绳子长小球,上面绳子长L=2m,两绳都拉直时与轴夹,两绳都拉直时与轴夹角分别为角分别为30与与45。问球的角速度满足什么条。问球的角速度满足什么条件,两绳子始终张紧?件,两绳子始终张紧?2.4rad/s 3.16rad/s采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物如图所示,直角架如图所示,直角架AB
9、CABC和和ABAB连在竖直方向上,连在竖直方向上,B B点和点和C C点点各系一细绳,两绳共吊着一个质量各系一细绳,两绳共吊着一个质量1 1千克的小球于千克的小球于D D点,点,且且BDBD CDCD, ABD=30ABD=300 0,BD=40BD=40厘米,当直角架以厘米,当直角架以ABAB为轴,为轴,以以1010弧度弧度/ /秒的角速度匀速转动时,绳秒的角速度匀速转动时,绳BDBD的张力为的张力为_牛,绳牛,绳CDCD的张力为的张力为_牛。牛。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物3、脱离与
10、不脱离的临界问题、脱离与不脱离的临界问题)37可看成质点的质量为可看成质点的质量为m的小球随圆锥体一的小球随圆锥体一起做匀速圆周运动,细线长为起做匀速圆周运动,细线长为L,求:,求:lg /(1)当)当 时时绳子的拉力;绳子的拉力;lg /2(2)当)当 时时绳子的拉力;绳子的拉力;采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物图3-5例:如图例:如图3-5所示,在电机距轴所示,在电机距轴O为为r处固定一质量为处固定一质量为m的铁块电机启动后,铁块以角速度的铁块电机启动后,铁块以角速度绕轴绕轴O匀速转匀速转
11、动则电机对地面的最大压力和最小压力之差为动则电机对地面的最大压力和最小压力之差为_.(1)若)若m在最高点时突然与电机脱离,在最高点时突然与电机脱离,它将如何运动它将如何运动?(2)当角速度)当角速度为何值时,铁块在最高为何值时,铁块在最高点与电机恰无作用力点与电机恰无作用力?(3)本题也可认为是一电动打夯机的原)本题也可认为是一电动打夯机的原理示意图。若电机的质量为理示意图。若电机的质量为M,则,则多大多大时,电机可以时,电机可以“跳跳”起来起来?此情况下,对此情况下,对地面的最大压力是多少地面的最大压力是多少?采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,
12、边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物二、竖直平面内的圆周运动的临界问二、竖直平面内的圆周运动的临界问题题球绳模型球绳模型教学目标教学目标:1、掌握在竖直平面内做、掌握在竖直平面内做圆周运动的圆周运动的几种常见模型及其做几种常见模型及其做圆周运动的临界圆周运动的临界条件,会用条件,会用临界条件处理实际问题。临界条件处理实际问题。2、体会牛顿运动定律在曲线运动中体会牛顿运动定律在曲线运动中的具体应用的具体应用采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物模型模型1 :绳球模型:绳球模型 不可伸
13、长的细绳长为不可伸长的细绳长为L,拴着可看成质点的拴着可看成质点的质量为质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动。的小球在竖直平面内做圆周运动。 oALvABv0试分析:试分析: 当小球在当小球在最高点最高点B的的速度为速度为v0 时,绳的拉力与速度时,绳的拉力与速度的关系?的关系?采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物v1o思考:思考:小球小球过最高点的最小速过最高点的最小速度是多少度是多少? ? 最高点:最高点:LvmmgT20gLvT0, 0v2当当v=vv=v0 0,对绳子的拉力刚好为,对绳子的
14、拉力刚好为0 0 ,小球刚好能够通过,小球刚好能够通过(到)(到)最高点、刚好能做完整的圆周运动;最高点、刚好能做完整的圆周运动;mgT思考:当思考:当v=v0、 vv0、vv0时分别会发生什么现象?时分别会发生什么现象?当当vvvvvv0 0,对绳子的有拉力,小球能够通过最高点。,对绳子的有拉力,小球能够通过最高点。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物思考:要使小球做完整的圆周运动,思考:要使小球做完整的圆周运动,在最低点的速度有什么要求?在最低点的速度有什么要求?oALvABvB由机械能守恒可
15、的:由机械能守恒可的:22222BAvmvmrmg当当VB取得最小值时,即:取得最小值时,即:grvBVA取得最小值即:取得最小值即:grvA5结论:要使小球做完整的圆结论:要使小球做完整的圆周运动,在最低点的速度周运动,在最低点的速度grvA5采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物Lv20gL 例:长为例:长为L L的细绳,一端系一质量为的细绳,一端系一质量为m m的小球的小球, ,另一端固另一端固定于某点,当绳竖直时小球静止,现给小球一水平初定于某点,当绳竖直时小球静止,现给小球一水平初速度速度
16、v v0 0,使小球在竖直平面内做圆周运动,并且刚好,使小球在竖直平面内做圆周运动,并且刚好过最高点,则下列说法中正确的是:(过最高点,则下列说法中正确的是:( )A.A.小球过最高点时速度为零小球过最高点时速度为零B.B.小球开始运动时绳对小球的拉力为小球开始运动时绳对小球的拉力为m mC.C.小球过最高点时绳对小的拉力小球过最高点时绳对小的拉力mgmgD.D.小球过最高点时速度大小为小球过最高点时速度大小为D变型题变型题1:给小球多大的水平初速度,给小球多大的水平初速度,才能使绳在小球运动过程中始终才能使绳在小球运动过程中始终绷紧绷紧?采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用
17、管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物,思考:时5grv2gr当A小球将做什么运动?小球将做什么运动?采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物变型题变型题2:在倾角为:在倾角为=30的光滑斜面上用细绳的光滑斜面上用细绳拴住一小球,另一端固定,其细线长为拴住一小球,另一端固定,其细线长为0.8m,现为了使一质量为现为了使一质量为0.2kg的小球做圆周运动,则的小球做圆周运动,则小球在最低点的速度至少为多少?小球在最低点的速度至少为多少?)/(52sm采用PP管及
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