高一物理圓周運動兩種模型

關于高一物理圓周運動兩種模型學習目標1、知道向心力是物體沿半徑方向的合外力。2、會在具體問題中分析向心力的來源。3、會運用受力分析及向心力公式解決圓周運動的臨界問題學習重點：會在具體問題中分析向心力的來源。學習難點：關于臨界問題的討論與分析第2頁,共18頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共18頁，2024年2月25日，星期天1.輕繩模型O輕繩只能提供拉力第4頁,共18頁，2024年2月25日，星期天豎直平面內(nèi)的圓周運動

1.輕繩模型：能過最高點的臨界條件：小球在最高點時繩子的拉力剛好等于0，小球的重力充當圓周運動所需的向心力。第5頁,共18頁，2024年2月25日，星期天水流星問題：例1、繩系著裝水的桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，水的質(zhì)量m=0.5kg，繩長=0.4m.求（1）桶在最高點水不流出的最小速率？（2）水在最高點速率為3m/s時水對桶底的壓力？(g取10m/s2)2m/s,6.25N第6頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2.輕桿模型既可產(chǎn)生拉力又可產(chǎn)生推力第7頁,共18頁，2024年2月25日，星期天圓周運動的臨界問題豎直平面內(nèi)的圓周運動

2.輕桿模型：能過最高點的臨界條件（運動）：第8頁,共18頁，2024年2月25日，星期天歸納：桿與繩不同，它既能產(chǎn)生拉力，也能產(chǎn)生壓力①能過最高點v臨界＝0，此時支持力N＝mg；

②當時，N為支持力，有0＜N＜mg，且N隨v的增大而減??；③當時，N＝0；④當，N為拉力，有N＞0，N隨v的增大而增大第9頁,共18頁，2024年2月25日，星期天

例2、長L＝0.5m，質(zhì)量可以忽略的的桿，其下端固定于O點，上端連接著一個質(zhì)量m＝2kg的小球A，A繞O點做圓周運動，在A通過最高點，試討論在下列兩種情況下桿的受力：①當A的速率v1＝1m／s時②當A的速率v2＝4m／s時第10頁,共18頁，2024年2月25日，星期天變化模型：軌道內(nèi)側(cè)思考：這種軌道模型與輕繩模型有什么關系？第11頁,共18頁，2024年2月25日，星期天變化模型：內(nèi)外軌道第12頁,共18頁，2024年2月25日，星期天輕繩模型輕桿模型常見類型特點

在最高點時，沒有物體支撐，只能產(chǎn)生拉力輕桿對小球既能產(chǎn)生拉力，又能產(chǎn)生支持力第13頁,共18頁，2024年2月25日，星期天一、豎直平面內(nèi)圓周運動的臨界問題

對于物體在豎直面內(nèi)做的圓周運動是一種典型的變速曲線運動，該類運動常有臨界問題，題中常出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語，常分析兩種模型——輕繩模型和輕桿模型，分析比較如下：第14頁,共18頁，2024年2月25日，星期天質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的圓形軌道的內(nèi)側(cè)運動，經(jīng)過最高點而不脫離軌道的臨界速度為v，當小球以2v的速度經(jīng)過最高點時，對軌道的壓力是（）A．0B．mg

C．3mgD．5mgC第15頁,共18頁，2024年2月25日，星期天例2、長度為L＝0.5m的輕質(zhì)細桿OA，A端有一質(zhì)量為m＝3.0kg的小球，如圖5所示，小球以O點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通過最高點時小球的速率是2.0m／s，g取10m／s2，則此時細桿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B第16頁,共18頁，2024年2月25日，星期天練習:用鋼管做成半徑為R=0.5m的光滑圓環(huán)(管徑遠小于R)豎直放置,一小球(可看作質(zhì)點,直徑略小于管徑)質(zhì)量為m=0.2kg在環(huán)內(nèi)做圓周運動,求:小球通過最高點A時,下列兩種情況下球?qū)鼙诘淖饔昧?。取g=10m/s2A的速率為1.0m/s