高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題課件

1、高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題 高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題【例】【例】如圖所示，暗室內(nèi)，電風(fēng)扇在頻閃光源照射下如圖所示，暗室內(nèi)，電風(fēng)扇在頻閃光源照射下運(yùn)轉(zhuǎn)，光源每秒閃光運(yùn)轉(zhuǎn)，光源每秒閃光30次次.如圖電扇葉片有如圖電扇葉片有3個，相互夾個，相互夾角角120.已知該電扇的轉(zhuǎn)速不超過已知該電扇的轉(zhuǎn)速不超過500 r/min.現(xiàn)在觀察者現(xiàn)在觀察者感覺葉片有感覺葉片有6個，則電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是個，則電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是_ r/min.圓周運(yùn)動圓周運(yùn)動解：解： 因為電扇葉片有三個，因為電扇葉片有三個，相互夾角為相互夾角為120，現(xiàn)在觀察，現(xiàn)在觀察者感覺葉片有者感覺葉片有6個，說明在閃個

2、，說明在閃光時間里，電扇轉(zhuǎn)過的角度光時間里，電扇轉(zhuǎn)過的角度為為60+n120。題變：題變：若看起來三個若看起來三個葉片靜止不動，轉(zhuǎn)速是多少？葉片靜止不動，轉(zhuǎn)速是多少？高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題對于對于B，T=mg對于對于A，21MrfT22MrfT圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題【例【例2】如圖所示，用細(xì)繩一端系著的質(zhì)量為如圖所示，用細(xì)繩一端系著的質(zhì)量為M=0.6kg的物體的物體A靜止在水平轉(zhuǎn)盤上，細(xì)繩另一端通過轉(zhuǎn)盤中心靜止在水平轉(zhuǎn)盤上，細(xì)繩另一端通過轉(zhuǎn)盤中心的光滑小孔的光滑小孔O吊著質(zhì)量為吊著質(zhì)量為m=0.3kg的小球的小球B，A的重心到的重心到O點的距離為點的距離為0.2m若若A與轉(zhuǎn)

3、盤間的最大靜摩擦力為與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為f=2N，為使小球，為使小球B保持靜止，求轉(zhuǎn)盤繞中心保持靜止，求轉(zhuǎn)盤繞中心O旋轉(zhuǎn)的角旋轉(zhuǎn)的角速度速度的取值范圍（取的取值范圍（取g=10m/s2）高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題1.1.豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動 線和內(nèi)軌模型線和內(nèi)軌模型 ：能過最高點的臨界條件：能過最高點的臨界條件：RgvmmgR臨界2高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題1.1.豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動 桿和雙軌模型桿和雙軌模型 ：能過最高點的臨界條件：能過最高點的臨界條件：0臨界v高中物理之

4、圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題1.1.豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動 小物體在豎直平面內(nèi)小物體在豎直平面內(nèi)的外軌道，做圓周運(yùn)動的外軌道，做圓周運(yùn)動 ：使使m能從最高點沿軌能從最高點沿軌道下滑的限制條件道下滑的限制條件 ：R Rm m( (2 2) )R Rm m( (3 3) )= =0 0o oRg 高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題1.1.豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動 小物體在豎直平面內(nèi)小物體在豎直平面內(nèi)的外軌道，做圓周運(yùn)動的外軌道，做圓周運(yùn)動 ：要使要使m能從最高點從能從最高點從=0開始，沿光滑軌開始，沿光滑軌道

5、下滑的臨界條件道下滑的臨界條件 ：R Rm m( (2 2) )R Rm m( (3 3) )= =0 0o o0NF高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題【例【例3】如圖所示在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中，一個如圖所示在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中，一個帶負(fù)電帶負(fù)電q，質(zhì)量為，質(zhì)量為m且重力大于所受電場力的小球，從且重力大于所受電場力的小球，從光滑的斜面軌道的點光滑的斜面軌道的點A由靜止下滑，若小球恰能通過半由靜止下滑，若小球恰能通過半徑為徑為R的豎直圓形軌道的最高點的豎直圓形軌道的最高點B而作圓周運(yùn)動，問點而作圓周運(yùn)動，問點A的高度的高度h至少應(yīng)為多少？至少應(yīng)為多少？高中

6、物理之圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題【例【例4】 在豎直平面內(nèi)放置光滑的絕緣軌道，處于水平在豎直平面內(nèi)放置光滑的絕緣軌道，處于水平向右的勻強(qiáng)電場中，以帶負(fù)電荷的小球從高向右的勻強(qiáng)電場中，以帶負(fù)電荷的小球從高h(yuǎn)的的A處靜止處靜止開始下滑，沿軌道開始下滑，沿軌道ABC運(yùn)動后進(jìn)入圓環(huán)內(nèi)作圓周運(yùn)動。運(yùn)動后進(jìn)入圓環(huán)內(nèi)作圓周運(yùn)動。已知小球所受到電場力是其重力的已知小球所受到電場力是其重力的34，圓環(huán)半徑為，圓環(huán)半徑為R，斜面傾角為，斜面傾角為，sBC=2R。若使小球在圓環(huán)內(nèi)能作完。若使小球在圓環(huán)內(nèi)能作完整的圓周運(yùn)動，整的圓周運(yùn)動，h至少為多少？至少為多少？高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問

7、題【例【例5】穿過如圖所示，兩繩系一個質(zhì)量為穿過如圖所示，兩繩系一個質(zhì)量為m=0.1kg的的小球，上面繩長小球，上面繩長l=2m，兩繩都拉直時與軸夾角分別為，兩繩都拉直時與軸夾角分別為300與與450。問球的角速度滿足什么條件，兩繩始終張緊？。問球的角速度滿足什么條件，兩繩始終張緊？A AB BC C4 45 50 03 30 00 0lA AB BC C4 45 50 03 30 00 0lF FF Fmgmgx xy y1 12 2圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題【例【例6】如圖所示，勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方如圖所示，勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放

8、置兩個用細(xì)線相連的質(zhì)量均為向放置兩個用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的小物體、，的小物體、，它們到轉(zhuǎn)軸距離分別為它們到轉(zhuǎn)軸距離分別為rA=20cm，rB=30cm，、與盤，、與盤面間的最大靜摩擦力均為重力的面間的最大靜摩擦力均為重力的0.4倍，試求：倍，試求：（1）當(dāng)細(xì)線上開始出現(xiàn)張力時，圓盤的角速度）當(dāng)細(xì)線上開始出現(xiàn)張力時，圓盤的角速度W0（2）當(dāng)）當(dāng)A開始滑動時，圓盤的角速度開始滑動時，圓盤的角速度W1（3）當(dāng)）當(dāng)A即將滑動時，燒斷細(xì)線，此時即將滑動時，燒斷細(xì)線，此時A、B如何運(yùn)動？如何運(yùn)動？圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題o oo oA A B B高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題 2.豎直平面內(nèi)的

9、圓周運(yùn)動與機(jī)械能守恒定律相結(jié)合豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動與機(jī)械能守恒定律相結(jié)合的問題的問題圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題圓周運(yùn)動的臨界問題【例【例7】如圖所示，滑塊在恒定外力作用下從水平軌如圖所示，滑塊在恒定外力作用下從水平軌道上的道上的A點由靜止出發(fā)到點由靜止出發(fā)到B點時撤去外力，又沿豎直面點時撤去外力，又沿豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道運(yùn)動，且恰好通過軌道最高點內(nèi)的光滑半圓形軌道運(yùn)動，且恰好通過軌道最高點C，滑塊脫離半圓形軌道后又剛好落到原出發(fā)點，滑塊脫離半圓形軌道后又剛好落到原出發(fā)點A，試，試求滑塊在求滑塊在AB段運(yùn)動過程中的加速度段運(yùn)動過程中的加

10、速度.高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題【例【例8】如圖所示，在質(zhì)量為如圖所示，在質(zhì)量為M的物體內(nèi)有光滑的圓形的物體內(nèi)有光滑的圓形軌道，有一質(zhì)量為軌道，有一質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)沿圓軌道做圓的小球在豎直平面內(nèi)沿圓軌道做圓周運(yùn)動，周運(yùn)動，A與與C兩點分別道的最高點和最低點，兩點分別道的最高點和最低點，B、D兩兩點與圓心點與圓心O在同一水平面上。在小球運(yùn)動過程中，物體在同一水平面上。在小球運(yùn)動過程中，物體M靜止于地面，則關(guān)于物體靜止于地面，則關(guān)于物體M對地面的壓力對地面的壓力N和地面對和地面對物體物體M的摩擦力方向，下列正確的說法是的摩擦力方向，下列正確的說法是 ( )A.小球運(yùn)動到小球運(yùn)動到B點時

11、，點時，NMg，摩擦力方向向左，摩擦力方向向左B.小球運(yùn)動到小球運(yùn)動到B點時，點時，N=Mg，摩擦力方向向右，摩擦力方向向右C.小球運(yùn)動到小球運(yùn)動到C點時，點時，N=(M+m)g，地面對，地面對M無摩擦無摩擦D.小球運(yùn)動到小球運(yùn)動到D點時，點時，N=(M+m)g，摩擦力方向向右，摩擦力方向向右OABCDM點撥：點撥：畫出各點的受力圖如圖示畫出各點的受力圖如圖示BmgFCmgFDmgFB高中物理之圓周運(yùn)動的臨界問題幾種典型力做功求解的情況幾種典型力做功求解的情況 【例【例6】兩塊豎直放置的平行金屬大平板兩塊豎直放置的平行金屬大平板A、B，相距，相距d，兩極間的電壓為兩極間的電壓為U，一帶正電的質(zhì)點從兩板間的，一帶正電的質(zhì)點從兩板間的C點開始點開始