【Syx】生活中的圆周运动—竖直平面的圆周运动课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、6.4.1 6.4.1 竖直平面的圆周运竖直平面的圆周运动动一、轻绳模型一、轻绳模型轻绳（或内轨道）和小球组成无支撑的物理模型（称为“轻绳模型”）最高点FTmgFNmg当FT=0时物体能否过最高点的临界速度物体能否过最高点的临界速度小球恰好能通过最高点的条件是：时，小球还未达到最高点就离开轨道。一、轻绳模型一、轻绳模型【练【练1 1】用长为用长为r r的细的细绳绳栓着质量为栓着质量为m m的物体，在竖的物体，在竖直平面内做圆周运动，则下列说法正确的是（直平面内做圆周运动，则下列说法正确的是（）A.A.小球过最高点时，绳子的张力可以为零小球过最高点时，绳子的张力可以为零B.B.小球过最高点时的最

2、小速度为零小球过最高点时的最小速度为零C.C.小球刚好过最高点是的最小速度是小球刚好过最高点是的最小速度是D.D.小球过最高点时小球过最高点时,绳子对小球的作用力可以与球绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反所受的重力方向相反O一、轻绳模型一、轻绳模型【练2】如图所示，长度为L0.4 m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m0.5 kg，小球半径不计，g取10 m/s2，求：(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；(2)小球通过最高点时的速度大小为4 m/s时，绳的拉力大小；(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球运动过程中速度的最大值。一、轻绳模型一、轻绳模型mgFN

3、mgFT最低点【练3】一质量为0.5kg的小球，用长为0.4m细绳拴住，在竖直平面内做圆周运动（g取10m/s2），若过最低点时的速度为6m/s，此时绳的拉力大小？一、轻绳模型一、轻绳模型【练练4 4】质质量量为为25kg25kg的的小小孩孩坐坐在在秋秋千千上上，小小孩孩离离系系绳绳子子的的横横梁梁2.5m2.5m。如如果果秋秋千千板板摆摆到到最最低低点点时时，小小孩孩运运动动的的速速度度大大小是小是5m/s5m/s，她对秋千板的压力是多大？，她对秋千板的压力是多大？一、轻绳模型（水流星问题）一、轻绳模型（水流星问题）【练练5 5】一一细细绳绳与与水水桶桶相相连连，水水桶桶中中装装有有水水，水

4、水桶桶与与细细绳绳一一起起在在竖竖直直平平面面内内做做圆圆周周运运动动，如如图图所所示示，水水的的质质量量m m0.5 0.5 kgkg，水水的的重重心心到到转转轴轴的的距距离离l l50 50 cm.(cm.(g g取取10 10 m/sm/s2 2)(1)(1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；(2)(2)若若在在最最高高点点水水桶桶的的速速率率v v3 3 m/sm/s，求求水水对对桶桶底底的的压压力大小力大小1.1.怎么理解水不流出来？怎么理解水不流出来？2.2.水在做什么运动？为什么不流出？水在做什么运动？为什么不流出？3.3.谁提供向心力？

5、谁提供向心力？4.4.水桶过水桶过最高点时，速度越大最高点时，速度越大，水，水对桶底的压力是否越大对桶底的压力是否越大？二、杆球二、杆球模型模型最高点弹力特征弹力特征：弹力可能向下，可能向上，也可能等于零：弹力可能向下，可能向上，也可能等于零受力情况当FT=0时时，杆提供向下拉力或外壁提供向下的弹力时，杆提供向上支持力或内壁提供向上的弹力当当F FN N=mg=mg且竖直向上时且竖直向上时v vminmin=0=0二、杆球二、杆球模型模型【练6】长L0.5 m、质量可忽略的细杆，其一端可绕O点在竖直平面内转动，另一端固定着一个小球A.A的质量为m2 kg.当A通过最高点时，如图4所示，求在下列

6、两种情况下小球对杆的作用力：(1)A在最高点的速度为1 m/s；(2)A在最高点的速度为4 m/s。【练练7 7】如如图图所所示示，质质量量为为2 2m m且且内内壁壁光光滑滑的的导导管管弯弯成成圆圆周周轨轨道道竖竖直直放放置置，质质量量为为m m的的小小球球在在管管内内滚滚动动，当当小小球球运运动动到到最最高高点点时时，导导管管刚刚好好要要离离开开地地面面，此此时时小小球球的的速速度度多多大大？(轨道半径为轨道半径为R R，重力加速度为，重力加速度为g g)二、杆球二、杆球模型模型【练练8 8】(多多选选)如如图图甲甲所所示示，一一轻轻杆杆一一端端固固定定在在O O点点，另另一一端端固固定定

7、一一个个小小球球，小小球球在在竖竖直直平平面面内内做做半半径径为为R R的的圆圆周周运运动动小小球球运运动动到到最最高高点点时时，杆杆与与小小球球间间的的弹弹力力大大小小为为F F，小小球球在在最最高高点点的的速速度度大小为大小为v v，F Fv v2 2图像如图乙所示下列说法正确的是图像如图乙所示下列说法正确的是()()A A小球的质量为小球的质量为B B当地的重力加速度大小为当地的重力加速度大小为C Cv v2 2c c时，杆对小球的弹力方向向上时，杆对小球的弹力方向向上D Dv v2 22 2b b时，杆对小球的弹力大小为时，杆对小球的弹力大小为a a二、杆球二、杆球模型模型【练【练9

8、9】如图所示，长为L的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端可绕过O点的光滑水平轴在竖直平面内做圆周运动，求：二、杆球二、杆球模型模型mgFNmgFT最低点在最低点轻杆（外壁）只能起到拉的（支持）的作用。二、杆球二、杆球模型模型【练10】如图所示，长为L=0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，A端连着一个质量m=2 kg的小球，g取10 m/s2。（1）如果小球的速度为3 m/s，求在最低点时杆对小球的拉力为多大。（2）如果在最高点杆对小球的支持力为4 N，求杆旋转的角速度为多大。二、杆球二、杆球模型模型【练练1111】如如图图是是小小型型电电动动打打夯夯机机的的结结构构示示意意

9、图图，电电动动机机带带动动质质量量m m50kg50kg的的重重物物(重重物物可可视视为为质质点点)绕绕转转轴轴O O匀匀速速运运动动，重重物物转转动动半半径径R R0.5m0.5m，电电动动机机连连同同打打夯夯机机底底座座的的质质量量M M25kg25kg，重重物物和和转转轴轴O O之之间间连接杆的质量可以忽略不计，重力加速度连接杆的质量可以忽略不计，重力加速度g g取取10m/s10m/s2 2.求：求：(1)(1)重物转动的角速度为多大时，才能使打夯机底座刚好离开地面；重物转动的角速度为多大时，才能使打夯机底座刚好离开地面；(2)(2)若若重重物物以以上上述述角角速速度度转转动动，当当打

10、打夯夯机机的的重重物物通通过过最最低低位位置置时时，打夯机对地面的压力为多大打夯机对地面的压力为多大二、杆球二、杆球模型模型【练13】如图所示为滑雪比赛的部分雪道,AB是倾角为 a=37。的斜坡,BCD是半径为 R的圆弧,斜坡 与圆弧在 B点相切,一位质量为 m的滑雪者从高处平台的 A点以一定初速度水平滑出,经过 t时间,滑雪者刚好落在 B点,滑到圆弧最低点 C时,滑雪者的速度是在 A点滑出时速度的 2 倍,重力加速度 为 g,sin37。=0.6,cos37。=0.8,滑板与雪道的动摩擦因数为,不计空气阻力,求:（1)斜坡 AB的长;（2)滑雪者在 A点滑出时的速度大小;（3)滑雪者运动到 C点时,滑板受到的摩擦力多大。【练14】如图所示，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，经过3.0s落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角37，运动员的质量m60kg。不计空气阻力。（sin370.60，cos370.80，g取10m/s2）求：（1）A点与O点的距离L；（2）运动员离开O点时的速度大小；（3）如果O点是圆形轨道的一部分，其半径为R=5m，且O点是最低点，运动员对圆形轨道的压力大小。