生活中的圓周運動-臨界問題分析 習(xí)題課課件- 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

6.4生活中圓周運動習(xí)題課：臨界問題分析

第六章圓周運動滑板的外軌道模型過山車車輪新課入情景引題0物體做勻速圓周運動時需要什么力？誰來提供？需要向心力，由合力提供向心力方向：大?。嚎偸侵赶驁A心向心力的特點？什么叫向心加速度？其物理意義？公式如何？定義：物體做勻速圓周運動時總指向圓心的加速度。物理意義：描述速度方向變化快慢的物理量大?。盒抡n入復(fù)習(xí)回顧

0物體做圓周運動時，若物體的線速度大小、角速度發(fā)生變化，會引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)發(fā)生變化，進(jìn)而出現(xiàn)某些物理量或運動狀態(tài)的突變，即出現(xiàn)臨界狀態(tài).圓周運動常見的臨界問題：新課入臨界問題分析0(3)物體恰好(沒有)發(fā)生相對滑動，靜摩擦力達(dá)到最大值.(4)物體恰好要離開接觸面，物體與接觸面之間的彈力為0.(5)繩子恰好斷裂，繩子的張力達(dá)到最大承受值.新課入臨界問題分析0例1

如圖所示，A、B、C三個物體放在旋轉(zhuǎn)的水平圓盤面上，物體與盤面間的最大靜摩擦力均是其重力的k倍，三物體的質(zhì)量分別為2m、m、m，它們離轉(zhuǎn)軸的距離分別為R、R、2R.當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時，若A、B、C三物體均相對圓盤靜止，則下列說法正確的是A.A的向心加速度最大B.B和C所受摩擦力大小相等C.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速緩慢增大時，C比A先滑動D.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速緩慢增大時，B比A先滑動√新課入水平面的臨界問題1例2

如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物塊，物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為r.一段繩的一端與物塊相連，另一端系在圓盤中心上方

r處，繩恰好伸直，物塊和轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因數(shù)為μ，設(shè)物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知重力加速度為g.(1)當(dāng)水平轉(zhuǎn)盤以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)動時，繩上恰好有張力，求ω1的值；新課入水平面的臨界問題1(2)當(dāng)水平轉(zhuǎn)盤以角速度ω2勻速轉(zhuǎn)動時，物塊恰好離開轉(zhuǎn)盤，求ω2的值.“水流星”GFTmgFN當(dāng)FN=0時v新課入豎直平面的臨界問題2OFTmg長為r的細(xì)繩拴著小球在豎直平面內(nèi)圓周運動F’Tmgvv2當(dāng)FT=0時注：繩子不能對球提供向上的支持力最高點：最低點：新課入豎直平面的臨界問題2(1)繩(外軌道)施力特點：只能施加指向圓心的拉力(或壓力)．(3)在最高點的臨界條件T＝0，此時mg＝m

，則v＝

.①v＝

時，拉力或壓力為零．②

v>

時，小球受向下的拉力或壓力．③

v<

時，小球不能達(dá)到最高點．即輕繩的臨界速度為

.(2)在最高點的動力學(xué)方程

新課入豎直平面的臨界問題2繩球模型（外軌道）桿球模型（雙軌道）施力特點只能提供拉力可提供拉力，又可提供支持力最高點的動力學(xué)方程拉力：

支持力：最高點臨界條件

T=0或

N=mg或v=0新課入豎直平面的臨界問題2例3如圖所示，在內(nèi)壁光滑的平底試管內(nèi)放一個質(zhì)量為1g的小球，試管的開口端與水平軸O連接．試管底與O相距5cm，試管在轉(zhuǎn)軸帶動下在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動．g取10m/s2求：(1)轉(zhuǎn)軸的角速度達(dá)到多大時，試管底所受壓力的最大值等于最小值的3倍？(2)轉(zhuǎn)軸的角速度滿足什么條件時，會出現(xiàn)小球與試管底脫離接觸的情況？壓力最大新課入豎直平面的臨界問題2例4.如圖所示，質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運動.圓環(huán)半徑為R，小球半徑不計，小球經(jīng)過圓環(huán)內(nèi)側(cè)最高點時剛好不脫離圓環(huán)，則其通過最高點時下列表述正確的是(重力加速度為g)A.小球?qū)A環(huán)的壓力大小等于mgB.重力mg充當(dāng)小球做圓周運動所需的向心力C.小球的線速度大小等于D.小球的向心加速度大小等于g√√√新課入豎直平面的臨界問題2例5.如圖所示，質(zhì)量為m的小球固定在桿的一端，在豎直面內(nèi)繞桿的另一端O做圓周運動.當(dāng)小球運動到最高點時，瞬時速度大小為v＝

，L是球心到O點的距離，g是重力加速度，則球?qū)U的作用力是√新課入豎直平面的臨界問題21.如圖所示,汽車在炎熱的夏天沿不平的曲面行駛,其中最容易發(fā)生爆胎的點是(假定汽車運動速率va=vc,vb=vd)(

)A.a點B.b點C.c點D.d點新課入課堂小試3√2.飛機(jī)俯沖拉起時,飛行員處于超重狀態(tài),此時座位對飛行員的支持力大于所受的重力,這種現(xiàn)象叫過荷。過荷過重會造成飛行員大腦貧血,四肢沉重,暫時失明,甚至昏厥。受過專門訓(xùn)練的空軍飛行員最多可承受9倍重力的支持力影響。取g