物理（人教版必修2）課件培優(yōu)課（三）圓周運動中的臨界問題

第五章曲線運動培優(yōu)課(三)圓周運動中的臨界問題學(xué)習(xí)目標(biāo)重點難點1.掌握圓周運動的分析方法．2．會分析水平面內(nèi)的圓周運動的臨界問題．3．會分析豎直面內(nèi)的圓周運動的臨界問題.1.會分析圓周運動的問題是本節(jié)學(xué)習(xí)的重點．2．臨界問題的分析是學(xué)習(xí)的難點.一、勻速圓周運動問題的分析思路1．如圖所示，圓盤上物體隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動；在光滑漏斗內(nèi)壁上，小球做勻速圓周運動．請思考：它們運動所需要的向心力分別由什么力提供？提示：物體的向心力：靜摩擦力；小球的向心力：重力和支持力的合力．2．歸納總結(jié)(1)解題思路：凡是做勻速圓周運動的物體一定需要向心力．物體所受外力的合力充當(dāng)向心力，這是處理該類問題的理論基礎(chǔ)．(2)解題步驟：①明確研究對象：在處理圓周運動問題時，如果涉及兩個或兩個以上的物體時，首先得明確研究對象，這是研究問題的關(guān)鍵．答案：D二、圓周運動中的臨界問題做圓周運動的物體在某些特定位置上，存在著某一速度，若物體的實際速度小于(或大于)這個速度，物體就不能再繼續(xù)做圓周運動了，即臨界速度，此時物體的受力必滿足特定的條件，也就是臨界條件．此類問題常出現(xiàn)在豎直平面內(nèi)、斜面上或水平面上的圓周運動等變速圓周運動中．遇到有關(guān)圓周運動的臨界問題時，首先應(yīng)判斷屬于哪一類情況，再通過受力分析來確定臨界狀態(tài)和臨界條件，然后靈活運用圓周運動規(guī)律求解．(2)歸納總結(jié)水平面內(nèi)的圓周運動的臨界問題，通常碰到較多的是如下一些類型：①與繩的彈力有關(guān)的臨界問題：此問題要分析出繩子恰好無彈力這一臨界狀態(tài)下的角速度(或線速度)等．②與支持面彈力有關(guān)的臨界問題：此問題要分析出恰好無支持力這一臨界狀態(tài)下的角速度(或線速度)等．③因靜摩擦力而產(chǎn)生的臨界問題：此問題要分析出靜摩擦力為零或最大時這一臨界狀態(tài)下的角速度(或線速度)等．(2)有物體支撐的小球(小球固定在輕桿上或小球沿內(nèi)壁光滑的圓管運動)在豎直平面內(nèi)做圓周運動通過最高點的情況，如圖所示．

如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有一質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)，連接物體和轉(zhuǎn)軸的繩子長為r，物體與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其壓力的μ倍，轉(zhuǎn)盤的角速度由零逐漸增大．求：【題后總結(jié)】當(dāng)某個力突然變?yōu)榱銜r，對應(yīng)物體會出現(xiàn)相應(yīng)的臨界狀態(tài)，如繩子突然斷裂、支持物的作用力突然變化、靜摩擦力充當(dāng)向心力時突然消失或達(dá)到最大值等．通過受力分析來確定臨界狀態(tài)和臨界條件，是較常用的解題方法．1．如圖所示，長為L的繩子下端連著質(zhì)量為m的小球，上端懸于天花板上，把繩子拉直，繩子與豎直線夾角為θ＝60°，此時小球靜止于光滑的水平桌面上．問：

長L＝0.5m的輕桿，其一端連接著一個零件A，A的質(zhì)量m＝2kg.現(xiàn)讓A在豎直平面內(nèi)繞O點做勻速圓周運動，如圖所示．在A通過最高點時，求下列兩種情況下A對桿的作用力大?。?1)A的速率為1m/s；(2)A的