人教版高中物理《圓周運(yùn)動(dòng)》課件1

1、習(xí)題課:圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題習(xí)題課:圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.掌握水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題的分析方法。2.掌握豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題的分析方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.掌握水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題的分析方法。探究一探究二探究三圓周運(yùn)動(dòng)的多解性問題知識(shí)歸納1.問題特點(diǎn)(1)研究對(duì)象:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的多解問題包含有兩個(gè)做不同運(yùn)動(dòng)的物體。(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):一個(gè)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),另一個(gè)物體做其他形式的運(yùn)動(dòng)(比如勻速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)等)。(3)運(yùn)動(dòng)關(guān)系:兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,且圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性,以時(shí)間相等為聯(lián)系點(diǎn)列方程進(jìn)行求解。探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三圓周運(yùn)動(dòng)的多解性問題探究四隨堂檢

2、測(cè)探究一探究二探究三2.分析技巧(1)抓住關(guān)聯(lián)點(diǎn):明確題中兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),抓住兩運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系點(diǎn)。(2)先特殊后一般:先考慮第一個(gè)周期的情況,再根據(jù)運(yùn)動(dòng)的周期性,考慮多個(gè)周期時(shí)的規(guī)律。探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三2.分析技巧探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三實(shí)例引導(dǎo)例1子彈以初速度v0水平向右射出,沿水平直線穿過一個(gè)正在沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的薄壁圓筒,在圓筒上只留下一個(gè)彈孔(從A位置射入,B位置射出,如圖所示),OA、OB之間的夾角= ,已知圓筒半徑R=0.5 m,子彈始終以v0=60 m/s的速度沿水平方向運(yùn)動(dòng)(不考慮重力的作用),則圓筒的轉(zhuǎn)速可能是()A.20 r/sB.60 r/sC.10

3、0 r/sD.140 r/s探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三實(shí)例引導(dǎo)探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三答案:C 探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三答案:C 探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三規(guī)律方法 解決圓周運(yùn)動(dòng)多解問題的方法(1)明確兩個(gè)物體參與運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和求解的問題。兩個(gè)運(yùn)動(dòng)雖然獨(dú)立進(jìn)行,但一定有聯(lián)系點(diǎn),其聯(lián)系點(diǎn)一般是時(shí)間,尋求聯(lián)系點(diǎn)是解題的突破口。(2)注意圓周運(yùn)動(dòng)的周期性造成的多解。分析時(shí)可暫時(shí)不考慮周期性,表示出一個(gè)周期的情況,再根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的周期性,在轉(zhuǎn)過的角度上再加上2n,具體n的取值應(yīng)視情況而定。探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三規(guī)律方法 解決圓周運(yùn)動(dòng)多解問題的方法探究四探究一探究二探

4、究三變式訓(xùn)練1如圖所示,半徑為R的圓板做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)半徑OB轉(zhuǎn)到某一方向時(shí),在圓板中心正上方高h(yuǎn)處,以平行于OB方向水平拋出一小球。要使小球與圓板只碰撞一次,且落點(diǎn)為B,求小球水平拋出時(shí)的速度v0及圓板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三變式訓(xùn)練1如圖所示,半徑為R的圓板做勻速轉(zhuǎn)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題知識(shí)歸納1.水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題:在水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)角速度變化時(shí),物體有遠(yuǎn)離或向著圓心運(yùn)動(dòng)(半徑有變化)的趨勢(shì)。當(dāng)物體所需要的向心力大于提供向心力的力時(shí),物體就脫離軌道。當(dāng)提供向心力的

5、力取最大值時(shí),物體做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度就達(dá)到最大。2.解題方法:確定臨界條件是關(guān)鍵,一般通過極限思維來確定臨界條件,即把物理問題(或過程)推向極端,從而使臨界現(xiàn)象顯現(xiàn),確定臨界條件。3.常見臨界條件:(1)與繩子的彈力有關(guān):繩子恰好無彈力或恰好拉力最大(斷裂)時(shí);(2)與支持面彈力有關(guān)的:恰好無支持力時(shí);(3)與靜摩擦力有關(guān):靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)。探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三實(shí)例引導(dǎo)例2(多選)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤上,a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為l,b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木

6、塊所受重力的k倍,重力加速度大小為g,若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng),用表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。下列說法正確的是()A.b一定比a先開始滑動(dòng)B.a、b所受的摩擦力始終相等探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三實(shí)例引導(dǎo)探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三答案:AC規(guī)律方法 物體隨水平轉(zhuǎn)盤做圓周運(yùn)動(dòng),通常是靜摩擦力提供向心力,靜摩擦力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大,當(dāng)靜摩擦力增大到最大靜摩擦力時(shí),物體達(dá)到保持圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。若轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大,物體將做離心運(yùn)動(dòng)。探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三答案:AC探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三變式訓(xùn)練2如圖所示,一根長(zhǎng)為l=1 m的細(xì)線一端系一質(zhì)量為m=1 kg的小球(可視

7、為質(zhì)點(diǎn)),另一端固定在一光滑錐體頂端,錐面與豎直方向的夾角為=37。(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,結(jié)果可用根式表示)(1)若要使小球剛好離開錐面,則小球的角速度0為多大?(2)若細(xì)線與豎直方向的夾角為60,則小球的角速度為多大?探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三變式訓(xùn)練2如圖所示,一根長(zhǎng)為l=1 m的細(xì)探究一探究二探究三解析:(1)若要使小球剛好離開錐面,則小球只受到重力和細(xì)線的拉力,小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓在水平面上,故向心力沿水平方向,受力分析如圖所示。由牛頓第二定律及向心力公式得mgtan =m lsin ,探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三解析:(1)

8、若要使小球剛好離開錐面,則小球探究一探究二探究三規(guī)律方法 (1)審題中尋找類似“剛好”“取值范圍”“最大、最小”等字眼,看題述過程是否存在臨界(極值)問題。(2)解決臨界(極值)問題的一般思路,首先要考慮達(dá)到臨界條件時(shí)物體所處的狀態(tài),其次分析該狀態(tài)下物體的受力特點(diǎn),最后結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí),列出相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程綜合分析。探究四隨堂檢測(cè)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三規(guī)律方法 (1)審

9、題中尋找類似“剛好”“取探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)歸納1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),受彈力和重力兩個(gè)力的作用,物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)。2.最低點(diǎn)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)受桿或軌道向上的彈力和向下的重力作用,由這兩個(gè)力的合力提供向心力,FN-mg= 。第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)第六章習(xí)探究一探究二探究三探究四隨堂檢

10、測(cè)3.最高點(diǎn)物體在最高點(diǎn)時(shí)的受力特點(diǎn)可分為以下兩種模型:第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)3.最高點(diǎn)第六章習(xí)題課圓周探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34

11、張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例3長(zhǎng)L=0.5 m 質(zhì)量可忽略的細(xì)桿,其一端可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),另一端固定著一個(gè)物體A。A的質(zhì)量為m=2 kg,當(dāng)A通過最高點(diǎn)時(shí),如圖所示,求在下列兩種情況下小球

12、對(duì)桿的作用力:(1)A在最高點(diǎn)的速度為1 m/s。(2)A在最高點(diǎn)的速度為4 m/s。第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）

13、高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)答案:(1)16 N向下(2)44 N向上規(guī)律方法 豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法(1)明確運(yùn)動(dòng)的模型,是輕繩模型還是輕桿模型。(2)明確物體的臨界狀態(tài),即在最高點(diǎn)時(shí)物體具有最小速度時(shí)的受力特點(diǎn)。(3)分析物體在最高點(diǎn)及最低點(diǎn)的受力情況,根據(jù)牛頓第二定律列式求解。第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二

14、冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)答案:(1)16 N向下探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練3雜技演員表演“水流星”,在長(zhǎng)為2.5 m的細(xì)繩的一端,系一個(gè)總質(zhì)量為m=0.5 kg的盛水容器(可視為質(zhì)點(diǎn)),以繩的另一端為圓心,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,若“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)的速率為5 m/s,則下列說法正確的是(g取10 m/s2)()A.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí),有水從容器中流出B.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí),繩的張力及容器底部受到的水的壓力均為零C.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí),處于完全失重狀態(tài),不受力的作用D.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí),繩子的拉力大小為5 N第六章習(xí)

15、題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練3雜技演員表演“水流探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)解析:“水流星”在最高點(diǎn)的臨界速度v= =5 m/s,由此知繩的拉力恰好為零,且水恰不流出容器,處于完全失重狀態(tài),但受重力作用。故選B。答案:B第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨

16、界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)解析:“水流星”在最高點(diǎn)的臨探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用知識(shí)歸納平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)是兩種典型的曲線運(yùn)動(dòng),許多問題是以這兩種運(yùn)動(dòng)綜合的形式出現(xiàn),求解這類綜合問題的思路如下:首先根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性和各自的運(yùn)動(dòng)規(guī)律列式;其次尋找兩種運(yùn)動(dòng)的結(jié)合點(diǎn),如它們的位移關(guān)系、速度關(guān)系、時(shí)間關(guān)系等;最后再聯(lián)立方程求解。第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)第六章習(xí)題課圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題

17、2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件(共34張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例4(2020河北保定期末)如圖所示,半徑為R,內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置,兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B以不同速率進(jìn)入管內(nèi),A通過最高點(diǎn)C時(shí),對(duì)管壁上部的壓力為3mg,B通過最高點(diǎn)C時(shí),對(duì)管壁下部的壓力為0.75mg。求A、B兩球落地點(diǎn)間的距離。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)答案:3R探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)答案:3R探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)規(guī)律方法 此

18、類問題的處理技巧(1)找到兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的銜接點(diǎn),前一運(yùn)動(dòng)的末速度是后一運(yùn)動(dòng)的初速度。(2)從某一運(yùn)動(dòng)的特殊位置作為突破口,根據(jù)其具有的特點(diǎn)進(jìn)行求解突破。(3)再將兩運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)規(guī)律方法 此類問題的處理技巧探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練4(2020山東聊城期末)如圖所示,一個(gè)人用一根長(zhǎng)R=1.6 m的輕質(zhì)細(xì)繩拴著一個(gè)質(zhì)量m=1 kg的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),且小球恰好能夠經(jīng)過最高點(diǎn)。已知圓心O距離地面h=6.6 m,轉(zhuǎn)動(dòng)中小球在最低點(diǎn)時(shí)繩子剛好斷裂,此時(shí)小球的速度4 m/s(g取10 m/s2)。試求:(1)小球恰好經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)的速度大小;(2)繩子能夠承受的最大拉力大小;(3)上述第(2)問中繩子斷后,小球落地點(diǎn)到O的水平距離。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練4(2020山東聊城探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)1.如圖所示,在光滑軌道上,小球滾下經(jīng)過圓弧部分的最高點(diǎn)時(shí),恰好不脫離軌道,此時(shí)小球受到的作用力是()A.重力、彈力和向心力B.重力和彈力C.重力