高中物理竖直平面内的圆周运动复习精选PPT.ppt

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1、高中物理竖直平面内的圆周运动复习第1页，此课件共27页哦竖直平面内的圆周运动复习无锡市第六高级中学无锡市第六高级中学王治国王治国第2页，此课件共27页哦典型典型 1：球：球 绳绳 模模 型型用长为用长为L L的细绳拴着质量为的细绳拴着质量为m m的小球，使小球在竖直平面内作圆周运的小球，使小球在竖直平面内作圆周运动，如图所示。动，如图所示。（1 1）当小球在最低点）当小球在最低点A A的速度为的速度为V V1 1时，向心时，向心力的来源和绳的张力大小力的来源和绳的张力大小（2 2）当小球在最高点）当小球在最高点B B的速度为的速度为V V2 2时，向时，向心力的来源和绳的张力大小心力的来源和绳

2、的张力大小 试分析：试分析：（3 3）若小球能做完整的圆周运动则）若小球能做完整的圆周运动则最高点的速度应满足什么条件？最高点的速度应满足什么条件？V1oALBV2第3页，此课件共27页哦典型典型 2：球：球 杆杆 模模 型型用长为用长为L L的细杆一端固定着一个质量为的细杆一端固定着一个质量为m m的小球，使小球在竖直平的小球，使小球在竖直平面内作圆周运动，如图所示。面内作圆周运动，如图所示。（1 1）当小球在最低点）当小球在最低点A A的速度为的速度为V V1 1时，向时，向心力的来源和杆的弹力大小心力的来源和杆的弹力大小V1（2 2）小球能通过最高点则在最高点的）小球能通过最高点则在最高

3、点的速度应满足什么条件？速度应满足什么条件？V2（3 3）当小球在最高点）当小球在最高点B B的速度为的速度为V V2 2时，向时，向心力的来源和杆的弹力大小心力的来源和杆的弹力大小第4页，此课件共27页哦典型典型 2：球：球 杆杆 模模 型型用长为用长为L L的细杆一端固定着一个质量为的细杆一端固定着一个质量为m m的小球，使小球在竖直平的小球，使小球在竖直平面内作圆周运动，如图所示。面内作圆周运动，如图所示。（4 4）在最高点杆对小球是支持力小球速）在最高点杆对小球是支持力小球速度度v v满足什么条件满足什么条件？在最高点杆对小球？在最高点杆对小球是拉力小球速度是拉力小球速度v v满足什么

4、条件满足什么条件？V2当当v v2 2vvv0 0时，杆对球有向下的拉力时，杆对球有向下的拉力第5页，此课件共27页哦思考：下列物体的运动哪些是球绳模型思考：下列物体的运动哪些是球绳模型?A A物体沿竖直内轨运动物体沿竖直内轨运动OB B物体在细管中运动物体在细管中运动C C 带孔的小球套在杆上运动带孔的小球套在杆上运动A DA DB CB C哪些是球杆模型？哪些是球杆模型？D D 水流星水流星o绳绳桶水第6页，此课件共27页哦vovoovov球绳模型球绳模型 离心轨道离心轨道 球杆模型球杆模型 圆形管道圆形管道没有支撑物的物体没有支撑物的物体有支撑物的物体有支撑物的物体能通过最高点做圆周运动

5、的条件是能通过最高点做圆周运动的条件是能通过最高点做圆周运动的条件能通过最高点做圆周运动的条件第7页，此课件共27页哦 练习：如图，小球从光滑竖直轨道上的离地高练习：如图，小球从光滑竖直轨道上的离地高H H的的A A点点 滑下，通过一个竖直圆周轨道，求：滑下，通过一个竖直圆周轨道，求：（1 1）小球运动到最低点）小球运动到最低点C C时轨道对小球的弹力大小时轨道对小球的弹力大小C第8页，此课件共27页哦 练习练习1 1：如图，小球从光滑竖直轨道上的离地高：如图，小球从光滑竖直轨道上的离地高H H的的A A点点 滑下，通过一个竖直圆周轨道，求：滑下，通过一个竖直圆周轨道，求：（2 2）小球在）小

6、球在B B点的对轨道的压力大小？点的对轨道的压力大小？第9页，此课件共27页哦（3 3）至少要从多高的地方滑下才能顺利的通过最高点）至少要从多高的地方滑下才能顺利的通过最高点B?B?第10页，此课件共27页哦 练习练习2.2.用钢管做成半径为用钢管做成半径为R=0.5mR=0.5m的光滑圆环（管径远小于的光滑圆环（管径远小于R R）竖直）竖直放置，一小球（可看作质点，直径略小于管径）质量为放置，一小球（可看作质点，直径略小于管径）质量为m=0.2kgm=0.2kg在环在环内做圆周运动，求内做圆周运动，求:小球通过最高点小球通过最高点A A时，下列两种情况下球对管壁时，下列两种情况下球对管壁的作

7、用力的作用力.取取g=10m/sg=10m/s2 2(1)A(1)A的速率为的速率为1.0m/s (2)A1.0m/s (2)A的速率为的速率为4.0m/s 4.0m/s FN1=1.6 NFN2=4.4 N对内管壁的作用力方向向下对内管壁的作用力方向向下对外管壁的作用力方向向上对外管壁的作用力方向向上N1mgAON2mgAO第11页，此课件共27页哦 练习练习3.3.如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为=30=30的光滑斜面上，有一的光滑斜面上，有一根长为根长为L=0.8 mL=0.8 m的细绳，一端的细绳，一端固定在固定在O O点，另一端系一质量点，另一端系一质量为为m=0.2 kgm=0

8、.2 kg的小球，沿斜面做的小球，沿斜面做圆周运动，若要小球能通过最高点圆周运动，若要小球能通过最高点A A，则小球在最低点，则小球在最低点B B的最的最小速度是（小速度是（）A.2 m/s A.2 m/s B.m/sB.m/sC.m/s C.m/s D.m/sD.m/sC拓展：若把细绳改为杆，则小球在最低点拓展：若把细绳改为杆，则小球在最低点B B的最小速度是的最小速度是 4m/s4m/s第12页，此课件共27页哦1 1如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O O的水平轴自由转动。的水平轴自由转动。现给小球一初速度，使它做圆周运动。图中现给小球一初速

9、度，使它做圆周运动。图中a a、b b分别表示小球轨道的最分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球作用力可能是低点和最高点，则杆对球作用力可能是 ()()A A、a a处为拉力，处为拉力，b b处为拉力处为拉力B B、a a处为拉力，处为拉力，b b处为推力处为推力C C、a a处为推力，处为推力，b b处为拉力处为拉力D D、a a处为推力，处为推力，b b处为推力处为推力练习练习A B ab O第13页，此课件共27页哦2.2.杆杆末末端端固固定定一一个个装装水水的的小小桶桶，在在竖竖直直平平面面内内做做圆圆周周运运动动，水的质量水的质量m=0.5kgm=0.5kg，绳长，绳长=40cm

10、.=40cm.求：求：（1 1）桶在最高点水不流出的最小速率？）桶在最高点水不流出的最小速率？（2 2）水水在在最最高高点点速速率率=3m/s=3m/s时时水水对对桶桶底底的的压压力力？(g(g取取10m/s10m/s2 2)练习练习第14页，此课件共27页哦 3.3.如图所示，如图所示，LMPQLMPQ是光滑轨道，是光滑轨道，LMLM水平，长为水平，长为5.0 m5.0 m，MPQMPQ是一半径为是一半径为R R=1.6 m=1.6 m的半圆，的半圆，QOMQOM在同一竖直线上，在恒在同一竖直线上，在恒力力F F作用下，质量作用下，质量m m=1 kg=1 kg的物体的物体A A由静止开始运

11、动，当达到由静止开始运动，当达到M M时立即停止用力时立即停止用力.欲使欲使A A刚好能通过刚好能通过Q Q点，则力点，则力F F大小为多少大小为多少？（取？（取g g=10 m/s=10 m/s2 2）练习练习第15页，此课件共27页哦4.4.长度为长度为L L0.5m0.5m的轻质细杆的轻质细杆OAOA，A A端有一质量为端有一质量为m m3.0kg3.0kg的小球，小的小球，小球以球以O O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是是2.0m2.0ms s，g g取取10m10ms s2 2，则此时细杆，则此时细杆OAO

12、A受到受到（）（）A A、6.0N6.0N的拉力的拉力B B、6.0N6.0N的压力的压力C C、24N24N的拉力的拉力D D、24N24N的压力的压力B BVAo第16页，此课件共27页哦 5.5.一小球质量为一小球质量为m m，用长为，用长为L L的悬绳（不可伸长，质量不计）固定于的悬绳（不可伸长，质量不计）固定于O O点，在点，在O O点正下方点正下方L/2L/2处钉有一颗钉子，如图所示，将悬线沿水平方向拉处钉有一颗钉子，如图所示，将悬线沿水平方向拉直无初速释放后，当悬线碰到钉子后的瞬间：直无初速释放后，当悬线碰到钉子后的瞬间：A A小球线速度没有变化小球线速度没有变化 B B小球的角

13、速度突然增大到原来的小球的角速度突然增大到原来的2 2倍倍 C C小球的向心加速度突然增大到原来的小球的向心加速度突然增大到原来的2 2倍倍 D D悬线对小球的拉力突然增大到原来的悬线对小球的拉力突然增大到原来的2 2倍倍（A A、B B、C C）练习练习第17页，此课件共27页哦6（08无锡二模）无锡二模）如图所示，质量为如图所示，质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中，盒子的小球置于正方体的光滑盒子中，盒子的边长略大于球的直径某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为的边长略大于球的直径某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的的匀速圆周运动，已知重力加速度为匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气阻

14、力不计，问：，空气阻力不计，问：(1)要使盒子在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，要使盒子在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，则该则该盒子做匀速圆周运动的周期为多少？盒子做匀速圆周运动的周期为多少？(2)若盒子以第（）问中周期的做匀速圆周运动，若盒子以第（）问中周期的做匀速圆周运动，则当盒子运动到图示球心与则当盒子运动到图示球心与O点位于同一水平面位置时，点位于同一水平面位置时，小球对盒子的哪些面有作用力，作用力为多大？小球对盒子的哪些面有作用力，作用力为多大？RmO练习练习第18页，此课件共27页哦 7.7.如图所示如图所示,在内壁光滑的平底试管内放一个质量为在内壁光滑的平底试管内放一个

15、质量为1g1g的小球的小球,试管的开口端加盖与水平轴试管的开口端加盖与水平轴O O连接连接.试管底与试管底与O O相距相距5cm,5cm,试管在转轴带动下沿竖直平面做匀速圆周运动试管在转轴带动下沿竖直平面做匀速圆周运动.求：求：(1)(1)转轴的角速度达到多大时转轴的角速度达到多大时,试管底所受压力的最大值等于试管底所受压力的最大值等于最小值的最小值的3 3倍倍.(2)(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会出现小球与试管底脱离接触的情况接触的情况?g?g取取10m/s10m/s2 2.第19页，此课件共27页哦9.9.（20082008山东山东TT

16、2424）某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道，）某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道，其中其中“2008”“2008”四个等高数字用内壁光滑四个等高数字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成，固定在竖直平面内（所有数字均由的薄壁细圆管弯成，固定在竖直平面内（所有数字均由圆或半圆组成，圆半径比细管的内径大得多），底端与圆或半圆组成，圆半径比细管的内径大得多），底端与水平地面相切水平地面相切.弹射装置将一个小物体（可视为质点）弹射装置将一个小物体（可视为质点）以以v va a=5 m/s=5 m/s的水平初速度由的水平初速度由a a点弹出，从点弹出，从b b点进入轨道，点进入轨道，依次经过依次经过“8002”“

17、8002”后从后从p p点水平抛出点水平抛出.小物体与地面小物体与地面abab段段间的动摩擦因数间的动摩擦因数=0.3=0.3，不计其他机械能损失，不计其他机械能损失.已知已知abab段长段长L=1.5 mL=1.5 m，数字，数字“0”“0”的半径的半径R=0.2 mR=0.2 m，小物体质量，小物体质量m=0.01 kgm=0.01 kg，g=10 m/sg=10 m/s2 2.求：求：第23页，此课件共27页哦（1 1）小物体从）小物体从p p点抛出后的水平射程点抛出后的水平射程.（2 2）小物体经过数字）小物体经过数字“0”“0”的最高点时管道对小物体作用力的最高点时管道对小物体作用力

18、的大小和方向的大小和方向.第24页，此课件共27页哦【解析】【解析】（1 1）设小物体运动到）设小物体运动到p p点时的速度大小为点时的速度大小为v v，对小物体由，对小物体由a a运动到运动到p p过程应用动能定理得过程应用动能定理得-mgL-2Rmg=mv-mgL-2Rmg=mv2 2-mv-mv2 2a a 小物体自小物体自p p点做平抛运动，设运动时间为点做平抛运动，设运动时间为t t，水平射程为，水平射程为x x，则，则竖直方向上做自由落体运动竖直方向上做自由落体运动2R=gt2R=gt2 2 水平方向上做匀速直线运动水平方向上做匀速直线运动x=vt x=vt 联立联立式，代入数据解

19、得式，代入数据解得x=0.8 m.x=0.8 m.第25页，此课件共27页哦（2 2）设在数字）设在数字“0 0”的最高点时管道对小物体的作用力大小为的最高点时管道对小物体的作用力大小为F F，取竖直向下为正方向取竖直向下为正方向由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F+mg=F+mg=联立联立式，代入数据解得式，代入数据解得F=0.3 NF=0.3 N方向竖直向下方向竖直向下.答案：答案：（1 1）0.8 m 0.8 m （2 2）0.3 N 0.3 N 竖直向下竖直向下第26页，此课件共27页哦课后思考课后思考v质量为质量为 m m的物体位于一个半径为的物体位于一个半径为R R的光滑半球的顶的光滑半球的顶部，物体如果在最高点不脱离轨道则物体的速度部，物体如果在最高点不脱离轨道则物体的速度应满足什么条件？应满足什么条件？作业:世纪金榜P50/例3变式训练，P51/3,P52/原创预测 白P225/8,9第27页，此课件共27页哦