精品課件高三物理第一輪(繩拉小球模型)

1、宿松中學(xué)宿松中學(xué) 余仁龍余仁龍0909高考題：高考題：下圖是一種過(guò)山車的簡(jiǎn)易模型，它由水平軌道盒和在豎直下圖是一種過(guò)山車的簡(jiǎn)易模型，它由水平軌道盒和在豎直平面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成，平面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成，B B、C C、D D分別是三個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn)，分別是三個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn)，B B、C C間距與間距與C C、D D間距相等，半徑間距相等，半徑R R1 1=2.0 m=2.0 m、R R2 2=1.4 m=1.4 m。一個(gè)質(zhì)量為。一個(gè)質(zhì)量為m=m=1.0 kg1.0 kg的小球的小球( (視為質(zhì)點(diǎn)），從軌道的左側(cè)視為質(zhì)點(diǎn)），從軌道的左側(cè)A A點(diǎn)以點(diǎn)以V V0 0=12 m/s =12 m

2、/s 的初速度沿的初速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，軌道向右運(yùn)動(dòng)，A A、B B間距間距L L1 1=6.0 m=6.0 m。小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)。小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù) = =0.20.2，圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長(zhǎng)，圓形軌道間不相互重疊。，圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長(zhǎng)，圓形軌道間不相互重疊。g g取取10m/s10m/s2 2計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。試求：計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。試求：（1 1）小球在經(jīng)過(guò)第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球作用力的大小；）小球在經(jīng)過(guò)第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球作用力的大小；（2 2）如果小球恰能通過(guò)第二個(gè)圓形軌道，）

3、如果小球恰能通過(guò)第二個(gè)圓形軌道，B B、C C間距間距L L應(yīng)是多少；應(yīng)是多少；（3 3）在滿足（）在滿足（2 2）的條件下，如果要使小球不脫離軌道，在第三個(gè)）的條件下，如果要使小球不脫離軌道，在第三個(gè) 圓形軌道的設(shè)計(jì)中，半徑應(yīng)滿足的條件；圓形軌道的設(shè)計(jì)中，半徑應(yīng)滿足的條件；AV0BCDL1LL2第一軌道第一軌道第二軌道第二軌道第三軌道第三軌道OOOO做完整圓周運(yùn)動(dòng)的條件：做完整圓周運(yùn)動(dòng)的條件：gLvcC: A: 速度最大速度最大拉力最大拉力最大速度最小速度最小拉力最小拉力最小TGATGC平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)處理方法：處理方法：1.沿半徑方向的合力提供向心力沿半徑方向的合力提供向心力,由由Fn=man

4、列式列式2.由機(jī)械能守恒定律或動(dòng)能定理找速度關(guān)系由機(jī)械能守恒定律或動(dòng)能定理找速度關(guān)系長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng) L的輕繩一端系著一個(gè)質(zhì)量為的輕繩一端系著一個(gè)質(zhì)量為m m的小球，的小球，另一端固定在另一端固定在0 0點(diǎn)，一開(kāi)始小球處于靜止?fàn)顟B(tài)點(diǎn)，一開(kāi)始小球處于靜止?fàn)顟B(tài). .要使要使小球能夠在豎直小球能夠在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng), ,應(yīng)給它一個(gè)應(yīng)給它一個(gè)多大的水平初速度多大的水平初速度v v0 0. .moV0gLv30若，小球能否通過(guò)最高點(diǎn)？小球能否通過(guò)最高點(diǎn)？若不能，求小球沿圓周運(yùn)動(dòng)的最大高度。若不能，求小球沿圓周運(yùn)動(dòng)的最大高度。拓展拓展LvmmgT2Lmgmvmv22121220g

5、Lv50解得：0TTGVOB:做完整圓周運(yùn)動(dòng)的條件：做完整圓周運(yùn)動(dòng)的條件：gLvcC: A: BCAB速度最大速度最大拉力最大拉力最大當(dāng)當(dāng)V=0時(shí)時(shí)T0速度最小速度最小拉力最小拉力最小T0，V可以等于可以等于0。T=0時(shí)，時(shí)，V0TGATGCB平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)恰好不脫離恰好不脫離GTv1GTv2moV0，小球能否通過(guò)最高點(diǎn)？小球能否通過(guò)最高點(diǎn)？gLv30若若不能，求小球沿圓周運(yùn)動(dòng)的最大高度。若不能，求小球沿圓周運(yùn)動(dòng)的最大高度。拓展拓展LvmmgT2Lmgmvmv22121220gLv50解得：0TTGV長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng) L的輕繩一端系著一個(gè)質(zhì)量為的輕繩一端系著一個(gè)質(zhì)量為m m的小球，的小球，另一端固定在

6、另一端固定在0 0點(diǎn)，一開(kāi)始小球處于靜止?fàn)顟B(tài)點(diǎn)，一開(kāi)始小球處于靜止?fàn)顟B(tài). .要使要使小球能夠在豎直小球能夠在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng), ,應(yīng)給它一個(gè)應(yīng)給它一個(gè)多大的水平初速度多大的水平初速度v v0 0. .moCABLvmmgc2Lmgmvmvc22121220gLv50解得： 解析：解析：如果小球剛好通過(guò)如果小球剛好通過(guò)C點(diǎn)，有：點(diǎn)，有：如果小球剛好到達(dá)如果小球剛好到達(dá)B點(diǎn)即點(diǎn)即vB=0，有：，有：故小球不能通過(guò)最高點(diǎn)，而將在故小球不能通過(guò)最高點(diǎn)，而將在B、C間某點(diǎn)脫離圓間某點(diǎn)脫離圓周做斜拋運(yùn)動(dòng)，此時(shí)周做斜拋運(yùn)動(dòng)，此時(shí)T0。如圖所示：。如圖所示：mgLmv2021g

7、LvgL520由于Lvmmg2cos22021)cos(21mvLLmgmv31cos解得LLLH34cos高度所以小球沿圓周上升的gLv20解得：gLv30mgTv變形：變形：0v0v2v1 一質(zhì)量為m 的小球，系于長(zhǎng)為R的輕繩的一端，繩的另一端固定在空間的O點(diǎn)，今把繩子拉直與水平方向成30角，要使小球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，至少需要多大向下的初速度？ABB點(diǎn)點(diǎn)BCsin22202RgvvRvmmgc2cos1vv )sin(2121221RRmgmvmvcC點(diǎn)點(diǎn)340gRv 解得：vABC知識(shí)綜合：知識(shí)綜合： 若小球帶有若小球帶有+q+q的電荷量，且處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電荷量，

8、且處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E E（E E mg/q)mg/q)中，小球能在光滑圓環(huán)內(nèi)做完整圓周運(yùn)動(dòng)，中，小球能在光滑圓環(huán)內(nèi)做完整圓周運(yùn)動(dòng)，m,Vm,V0 0已知已知. .求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中球與環(huán)間的最大彈力。求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中球與環(huán)間的最大彈力。3mgqEtanqmgE3解析：如果小球能靜止于解析：如果小球能靜止于P點(diǎn)，如圖，有：點(diǎn)，如圖，有：60解得mgmgF2cos合RvmFNm2合2022121)cos(mvmvRRF合由題意知當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到由題意知當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí) 彈力達(dá)到最大，如圖：彈力達(dá)到最大，如圖：RmvmgNm204解得moV0RmgqEF合合NVP小結(jié)：小結(jié)：1.分析要點(diǎn)：三個(gè)位置、兩

9、個(gè)過(guò)程、一個(gè)條件分析要點(diǎn)：三個(gè)位置、兩個(gè)過(guò)程、一個(gè)條件2.處理方法：處理方法：沿半徑方向的合力提供向心力，由沿半徑方向的合力提供向心力，由Fn=man列式列式由機(jī)械能守恒定律或動(dòng)能定理找速度關(guān)系由機(jī)械能守恒定律或動(dòng)能定理找速度關(guān)系3.注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：解題時(shí)，要注重對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析。解題時(shí)，要注重對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析。0909高考題：高考題：下圖是一種過(guò)山車的簡(jiǎn)易模型，它由水平軌道盒和在豎直下圖是一種過(guò)山車的簡(jiǎn)易模型，它由水平軌道盒和在豎直平面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成，平面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成，B B、C C、D D分別是三個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn)，分別是三個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn)，B B、C C間距與間距與C

10、 C、D D間距相等，半徑間距相等，半徑R R1 1=2.0 m=2.0 m、R R2 2=1.4 m=1.4 m。一個(gè)質(zhì)量為。一個(gè)質(zhì)量為m=m=1.0 kg1.0 kg的小球的小球( (視為質(zhì)點(diǎn)），從軌道的左側(cè)視為質(zhì)點(diǎn)），從軌道的左側(cè)A A點(diǎn)以點(diǎn)以V V0 0=12 m/s =12 m/s 的初速度沿的初速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，軌道向右運(yùn)動(dòng)，A A、B B間距間距L L1 1=6.0 m=6.0 m。小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)。小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù) = =0.20.2，圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長(zhǎng)，圓形軌道間不相互重疊。，圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長(zhǎng)，圓形軌道間不相互重疊。g g取取10m/s10m/s2 2計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。試求：計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。試求：（1 1）小球在經(jīng)過(guò)第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球作用力的大?。唬┬∏蛟诮?jīng)過(guò)第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球作用力的大??；（2 2）如果小球恰能通過(guò)第二個(gè)圓形軌道，）如果小球恰能通過(guò)第二個(gè)圓形軌道，B B、C C間距間距L L應(yīng)是多少；應(yīng)是多少；（3 3）在滿足（）在滿足（2 2）的條件下，如果要使小球不脫離軌道，在第三個(gè)）的條件下，如果要使小球不脫離軌道，在第三個(gè) 圓形軌道的設(shè)計(jì)中，半徑應(yīng)滿足的條件；圓形軌道的設(shè)