高三物理第一輪復習公開課教學課件圓周運動問題例析§4.3 圓周運動問題例析.ppt

歡迎各位專家同行蒞會指導 4 3 2圓周運動問題例析 第四章曲線運動 萬州上海中學張險峰 高三物理第一輪復習 牛頓 一 選用恰當公式分析物理過程 例1 一小球質量為m 用長為l的懸繩 不可伸長 質量不計 固定于o點 在o點正下方l 2處釘有一顆釘子 如圖所示 將懸線沿水平方向拉直無初速釋放后 當懸線碰到釘子后的瞬間 a 小球線速度沒有變化b 小球的角速度突然增大到原來的2倍c 小球的向心加速度突然增大到原來的2倍d 懸線對小球的拉力突然增大到原來的2倍 點評 本題只要分析出懸線碰到釘子前后的瞬間物理量的變化情況 問題就很好解了 因而 要根據(jù)題目的條件分析物理過程后再選用恰當公式 不能隨意亂套公式 a b c 練習1 如圖所示 一個內壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面 圓錐筒固定不動 兩個質量相同的小球a和b緊貼著內壁分別在圖中所示的水平面內做勻速圓周運動 則a 球a的線速度一定大于球b的線速度b 球a的角速度一定小于球b的角速度c 球a的運動周期一定小于球b的運動周期d 球a對筒壁的壓力一定大于球b對筒壁的壓力 一 選用恰當公式分析物理過程 點評 本題只要分析出兩個小球的向心力相等 問題就很好解了 因而 找到兩個物體物理量間的聯(lián)系是解題的關鍵 再選用恰當公式求解 a b 二 挖掘題目中的隱含條件 例2 如圖所示 輕細桿可繞光滑的水平軸o在豎直平面內轉動 桿的兩端各固定一個質量均為m 1kg的小球a和b 球心到o的距離分別為ao 0 8m bo 0 2m 已知a球轉到最低點時速度為va 4m s 問此時a b對細桿的作用力的大小方向如何 g 10m s2 對b球 設桿對球的作用力向下 則fb mg mvb2 ob解出 fb 5n 點評 此題涉及到兩個物體 按常規(guī)要分別研究各個物體 分別列出方程 此時還不能求解 必須還要找到兩個物體聯(lián)系的量再列一個方程才能求解 因而 找到兩個物體物理量間的聯(lián)系是解題的關鍵 本題中兩球固定在一輕桿上 它們的角速度相同是個隱含條件 二 挖掘題目中的隱含條件 解析 兩球固定在一輕桿上 它們的角速度相同 由此可知 va 4m s時vb 1m s 對a球 fa mg mva2 oa解出 fa 30n 于是b球對細桿的力大小為5n 方向向下 于是a球對細桿的力大小為30n 方向向下 練習2 質量相等的小球a b分別固定在輕桿ob的中點及端點 當桿在光滑水平面上繞o點勻速轉動 如圖所示 求桿的oa段及ab段對球的拉力之比 二 挖掘題目中的隱含條件 解析 a b小球受力如圖所示 在豎直方向上a與b處于平衡狀態(tài) 在水平方向上根據(jù)勻速圓周運動規(guī)律 ta tb m 2oa tb m 2ob ob 2oa解之得 ta tb 3 2 點評 本題是連接體問題 求解時要一個一個地研究 對每一個物體列方程 用兩個物體物理量間的聯(lián)系再列方程 聯(lián)立方程求解 3 2 三 抓住物理過程中的臨界狀態(tài) 例3 如圖所示 在質量為m的電動機上 裝有質量為 的偏心輪 偏心輪轉動的角速度為 當偏心輪重心在轉軸正上方時 電動機對地面的壓力剛好為零 則偏心輪重心離轉軸的距離多大 在轉動過程中 電動機對地面的最大壓力多大 解析 設偏心輪的重心距轉軸 偏心輪等效為用一長為 的細桿固定質量為 輪的質量 的質點 繞轉軸轉動 輪的重心在正上方時 電動機對地面的壓力剛好為零 則此時偏心輪對電動機向上的作用力大小等于電動機的重力 即 f m 當偏心輪的重心轉到最低點時 電動機對地面的壓力最大 對偏心輪有 f mg m 2r 對電動機 設它所受支持力為n n f mg 由 解得n 2 m m g由牛頓第三定律得 電動機對地面的最大壓力為2 m m g 根據(jù)牛頓第三定律 此時軸對偏心輪的作用力向下 大小為f m 其向心力為 f mg m 2r 由 得偏心輪重心到轉軸的距離為 r m m g m 2 三 抓住物理過程中的臨界狀態(tài) 例3 如圖所示 在質量為m的電動機上 裝有質量為 的偏心輪 偏心輪轉動的角速度為 當偏心輪重心在轉軸正上方時 電動機對地面的壓力剛好為零 則偏心輪重心離轉軸的距離多大 在轉動過程中 電動機對地面的最大壓力多大 點評 本題中電動機和偏心輪組成一個系統(tǒng) 電動機對地面剛好無壓力 是偏心輪運動的結果 因而把它們隔離開來進行研究思路比較清晰 先以電動機為研究對象 再以偏心輪為研究對象 分別列方程 再利用牛頓第三定律把它們聯(lián)系起來即可求解 關鍵是要找出最高點和最低點這兩個臨界狀態(tài) 分別進行研究 練習3 如圖所示 用細繩一端系著的質量為m 1kg的物體a靜止在水平轉盤上 細繩另一端通過轉盤中心的光滑小孔o吊著質量為m 1kg的小球b 若a與轉盤間的最大靜摩擦力為f 2n 轉盤繞中心o旋轉的角速度 2rad s 為使小球b保持靜止 求a的重心到o點的距離r的取值范圍 取g 10m s2 三 抓住物理過程中的臨界狀態(tài) 解析 要使b靜止 a必須相對于轉盤靜止 具有與轉盤相同的角速度 a需要的向心力由繩拉力和靜摩擦力合成 半徑r取最大值時 a有離心趨勢 靜摩擦力指向圓心o 半徑r取最小值時 a有向心運動的趨