高中物理豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)

高中物理豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)無錫市第六高級(jí)中學(xué)王治國(guó)第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月典型1：球繩模型用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。

（1）當(dāng)小球在最低點(diǎn)A的速度為V1時(shí)，向心力的來源和繩的張力大小

（2）當(dāng)小球在最高點(diǎn)B的速度為V2時(shí)，向心力的來源和繩的張力大小試分析：（3）若小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)則最高點(diǎn)的速度應(yīng)滿足什么條件？V1oALBV2第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月典型2：球桿模型用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)桿一端固定著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。

（1）當(dāng)小球在最低點(diǎn)A的速度為V1時(shí)，向心力的來源和桿的彈力大小V1（2）小球能通過最高點(diǎn)則在最高點(diǎn)的速度應(yīng)滿足什么條件？V2（3）當(dāng)小球在最高點(diǎn)B的速度為V2時(shí)，向心力的來源和桿的彈力大小第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月典型2：球桿模型用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)桿一端固定著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。

（4）在最高點(diǎn)桿對(duì)小球是支持力小球速度v滿足什么條件？在最高點(diǎn)桿對(duì)小球是拉力小球速度v滿足什么條件？V2當(dāng)v2<v0時(shí)，桿對(duì)球有向上的支持力當(dāng)v2>v0時(shí)，桿對(duì)球有向下的拉力第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月思考：下列物體的運(yùn)動(dòng)哪些是球繩模型?A物體沿豎直內(nèi)軌運(yùn)動(dòng)OB物體在細(xì)管中運(yùn)動(dòng)C帶孔的小球套在桿上運(yùn)動(dòng)ADBC哪些是球桿模型？D水流星o繩桶水第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月vovoovov球繩模型離心軌道球桿模型圓形管道沒有支撐物的物體有支撐物的物體能通過最高點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是能通過最高點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)：如圖，小球從光滑豎直軌道上的離地高H的A點(diǎn)滑下，通過一個(gè)豎直圓周軌道，求：（1）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)軌道對(duì)小球的彈力大小C第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)1：如圖，小球從光滑豎直軌道上的離地高H的A點(diǎn)滑下，通過一個(gè)豎直圓周軌道，求：（2）小球在B點(diǎn)的對(duì)軌道的壓力大??？第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）至少要從多高的地方滑下才能順利的通過最高點(diǎn)B?第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

練習(xí)2.用鋼管做成半徑為R=0.5m的光滑圓環(huán)（管徑遠(yuǎn)小于R）豎直放置，一小球（可看作質(zhì)點(diǎn)，直徑略小于管徑）質(zhì)量為m=0.2kg在環(huán)內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求:小球通過最高點(diǎn)A時(shí)，下列兩種情況下球?qū)鼙诘淖饔昧?取g=10m/s2(1)A的速率為1.0m/s(2)A的速率為4.0m/s

FN1=1.6NFN2=4.4N對(duì)內(nèi)管壁的作用力方向向下對(duì)外管壁的作用力方向向上N1mgAON2mgAO第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)3.如圖所示，在傾角為α=30°的光滑斜面上，有一根長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.8m的細(xì)繩，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m=0.2kg的小球，沿斜面做圓周運(yùn)動(dòng)，若要小球能通過最高點(diǎn)A，則小球在最低點(diǎn)B的最小速度是（）A.2m/s B.m/sC.m/s D.m/sC拓展：若把細(xì)繩改為桿，則小球在最低點(diǎn)B的最小速度是4m/s第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1．如圖所示，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過O的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)。圖中a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對(duì)球作用力可能是()A、a處為拉力，b處為拉力B、a處為拉力，b處為推力C、a處為推力，b處為拉力D、a處為推力，b處為推力練習(xí)AB

ab

O第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2.桿末端固定一個(gè)裝水的小桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，水的質(zhì)量m=0.5kg，繩長(zhǎng)=40cm.求：（1）桶在最高點(diǎn)水不流出的最小速率？（2）水在最高點(diǎn)速率=3m/s時(shí)水對(duì)桶底的壓力？(g取10m/s2)練習(xí)第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3.如圖所示，LMPQ是光滑軌道，LM水平，長(zhǎng)為5.0m，MPQ是一半徑為R=1.6m的半圓，QOM在同一豎直線上，在恒力F作用下，質(zhì)量m=1kg的物體A由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到M時(shí)立即停止用力.欲使A剛好能通過Q點(diǎn)，則力F大小為多少？（取g=10m/s2）練習(xí)第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月4.長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有一質(zhì)量為m＝3.0kg的小球，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，通過最高點(diǎn)時(shí)小球的速率是2.0m／s，g取10m／s2，則此時(shí)細(xì)桿OA受到（）A、6.0N的拉力 B、6.0N的壓力C、24N的拉力 D、24N的壓力BVAo第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月5.一小球質(zhì)量為m，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的懸繩（不可伸長(zhǎng)，質(zhì)量不計(jì)）固定于O點(diǎn)，在O點(diǎn)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(dāng)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(duì)小球的拉力突然增大到原來的2倍（A、B、C）練習(xí)第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月6（08無錫二模）如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑．某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，問：

(1)要使盒子在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無作用力，則該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為多少？(2)若盒子以第（１）問中周期的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)盒子運(yùn)動(dòng)到圖示球心與O點(diǎn)位于同一水平面位置時(shí)，小球?qū)凶拥哪男┟嬗凶饔昧Γ饔昧槎啻?？RmO練習(xí)第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月7.如圖所示,在內(nèi)壁光滑的平底試管內(nèi)放一個(gè)質(zhì)量為1g的小球,試管的開口端加蓋與水平軸O連接.試管底與O相距5cm,試管在轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下沿豎直平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng).求：(1)轉(zhuǎn)軸的角速度達(dá)到多大時(shí),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(shí),會(huì)出現(xiàn)小球與試管底脫離接觸的情況?g取10m/s2.第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月8（2010·無錫模擬）如圖所示，從光滑的1/4圓弧槽的最高點(diǎn)滑下的小球，滑出槽口時(shí)速度為水平方向，槽口與一個(gè)半球頂點(diǎn)相切，半球底面為水平，已知圓弧槽的半徑為R1，半球的半徑為R2.求：（1）小球運(yùn)動(dòng)到1/4圓弧槽的底部對(duì)圓弧槽的底部壓力為多少？（2）若要使小球滑出槽口后不沿半球面下滑，則R1與R2應(yīng)滿足什么關(guān)系？（3）若小球剛好不沿半球面下滑，則小球落地時(shí)的動(dòng)能為多少？第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月答案:第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月9.（2008·山東·T24）某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的玩具軌道，其中“2008”四個(gè)等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)（所有數(shù)字均由圓或半圓組成，圓半徑比細(xì)管的內(nèi)徑大得多），底端與水平地面相切.彈射裝置將一個(gè)小物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）以va=5m/s的水平初速度由a點(diǎn)彈出，從b點(diǎn)進(jìn)入軌道，依次經(jīng)過“8002”后從p點(diǎn)水平拋出.小物體與地面ab段間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3，不計(jì)其他機(jī)械能損失.已知ab段長(zhǎng)L=1.5m，數(shù)字“0”的半徑R=0.2m，小物體質(zhì)量m=0.01kg，g=10m/s2.求：第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）小物體從p點(diǎn)拋出后的水平射程.（2）小物體經(jīng)過數(shù)字“0”的最高點(diǎn)時(shí)管道對(duì)小物體作用力的大小和方向.第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】（1）設(shè)小物體運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，對(duì)小物體由a運(yùn)動(dòng)到p過程應(yīng)用動(dòng)能定理得-μmgL-2Rmg=mv2-mv2a①小物體自p點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，水平射程為x，則豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)2R=gt2②水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)x=vt③聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)解得x=0.8m.④第25頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）設(shè)在數(shù)字“0”的最高點(diǎn)時(shí)管道對(duì)小物體的作用力大小為F，取豎直向下為正方向由牛頓第二定律得F+mg=⑤聯(lián)立①⑤式，代入數(shù)據(jù)解得F=0.3N方向豎直