高考物理一輪復(fù)習(xí)課件4.4圓周運(yùn)動(dòng)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)

4.4圓周運(yùn)動(dòng)

——豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)高三物理組練志鵬新粵教版物理

一輪復(fù)習(xí)

第4章

曲線運(yùn)動(dòng)

一.圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析FτFnF合1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)：2.變速圓周運(yùn)動(dòng)改變速度的方向改變速度的大小v例1.應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如你用手掌平托一蘋果，保持這樣的姿勢(shì)在豎直平面內(nèi)按順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。關(guān)于蘋果從最高點(diǎn)c到最右側(cè)點(diǎn)d運(yùn)動(dòng)的過程，下列說法中正確的是A.手掌對(duì)蘋果的摩擦力越來越大B.蘋果先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)C.手掌對(duì)蘋果的支持力越來越小D.蘋果所受的合外力越來越大

二.豎直面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)mgFNmgFNmgFNFfmgFNFf

二.豎直面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)【解析】從c到d的過程中，加速度大小不變，加速度在水平方向上的分加速度逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律知，摩擦力越來越大，故A正確．蘋果做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從c到d的過程中，加速度在豎直方向上有向下的加速度，可知蘋果處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤．從c到d的過程中，加速度大小不變，加速度在豎直方向上的加速度逐漸減小，方向向下，則重力和支持力的合力逐漸減小，可知支持力越來越大，故C錯(cuò)誤．蘋果做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力大小不變，方向始終指向圓心，故D錯(cuò)誤．故選A．點(diǎn)睛：解決本題的關(guān)鍵知道蘋果的加速度大小不變，方向指向圓心，本題的巧妙之處在于將加速度分解為水平方向和豎直方向，水平方向的加速度由摩擦力產(chǎn)生，豎直方向上的加速度由重力和支持力的合力產(chǎn)生．三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——不完整的（單擺）

三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——不完整的（單擺）三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——完整的實(shí)例一：雜技“水流星”三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——完整的思考：在“水流星”的表演中，杯子在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，到最高點(diǎn)時(shí)，杯口朝下，但杯中的水卻不會(huì)流下來，為什么呢？作圓周運(yùn)動(dòng)的物體總需要向心力。當(dāng)杯子以速度v轉(zhuǎn)過最高點(diǎn)時(shí)，杯中的水受力如圖所示。GFNFN=0此時(shí)水恰好不流出。對(duì)杯中的水，當(dāng)時(shí)

【例題3】

【例題3】三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例二：過山車三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——繩模型模型一：輕繩模型動(dòng)力學(xué)：mg+FN

=受力特征：只能提供指向圓心的彈力臨界特征：

恰好通過最高點(diǎn)有，F(xiàn)N

=0VOmgFTVmgFN軌道模型物體受到的拉力為零物體受到向下的拉力物體不能到達(dá)最高點(diǎn)

（實(shí)際上球還沒有到最高點(diǎn)時(shí)就脫離了軌道）三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——繩模型模型一：輕繩模型動(dòng)力學(xué)：mg+FN

=受力特征：只能提供指向圓心的彈力臨界特征：恰好通過最高點(diǎn)有，F(xiàn)N

=0VOmgFTVmgFN軌道模型

（1）不做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則到達(dá)圓心等高處速度為0

三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——繩模型【針對(duì)訓(xùn)練】

三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——繩模型解析/顯隱此條件隱含了什么物理特征？提升訓(xùn)練三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——桿模型O繩O桿O軌道O管道水流星模型簡化把繩換成輕桿輕繩類過山車模型簡化

三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——桿模型如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，用長為L輕桿固定住，使其在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng).若小球恰好能通過最高點(diǎn)，則小球的受力情況如何？小球在最高點(diǎn)的速度是多少？模型三、輕桿類桿mgOmgFF速度大速度小mg頂端有支撐小球通過最高點(diǎn)的條件：v≥0解：小球受重力和支持力作用，且二力平衡。小球在最高點(diǎn)的速度為0。F=mg三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——桿模型mgFFmg當(dāng)F=0時(shí)，小球速度為當(dāng)v>

小球受拉力（如左側(cè)），當(dāng)v<小球受支持力（如右側(cè)），v↑→F↑v↓→F↑，當(dāng)v=0時(shí)，F(xiàn)=mg，所以有支撐力情況下小球能通過最高點(diǎn)的速度為v≥0

三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——桿模型

三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——桿模型

三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——桿模型

三.豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)——桿模型課堂小結(jié)小球恰能做圓周運(yùn)動(dòng)，v臨＝0課堂小結(jié)小球恰能做圓周運(yùn)動(dòng)，v臨＝0最低點(diǎn)分析討論最低點(diǎn)與最高點(diǎn)的壓力差ΔF=6mg1、判定模型：判斷所給物理情景是繩-球模型還是桿-球模型。3、確定狀態(tài)：通常情況下，豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)只分析最高點(diǎn)或最低點(diǎn)兩個(gè)狀態(tài)。4、受力分析：對(duì)物體在最高點(diǎn)（或最低點(diǎn)）時(shí)進(jìn)行受力分析，找出物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。5、列式求解：根據(jù)相關(guān)定律、定理列方程求解，計(jì)算待求量，必要時(shí)做出解釋說明。豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題解題步驟：2、定臨界態(tài)：對(duì)繩-球模型來說是能否通過最高點(diǎn)的臨界速度（最小速度），對(duì)桿-球模型來說過最高點(diǎn)的臨界速度（最小速度）是0。而對(duì)于汽車過橋模型在最高點(diǎn)的最大速度是。拓展提升1：拱橋和凹橋模型拱形橋模型凹形橋模型情景圖示

彈力特征彈力可能向上，也可能等于零彈力向上受力示意圖

力學(xué)方程臨界特征FN＝0，即mg＝m，得v＝

模型關(guān)鍵①最高點(diǎn):，失重；②，汽車脫離，做平拋運(yùn)動(dòng)。①最低點(diǎn)：，超重；②，v越大，F(xiàn)N越大。【提升1】(多選)[2019·浙江桐鄉(xiāng)模擬]

用三合板模擬拱形橋來研究汽車通過橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力.在拱橋上表面事先鋪上一層牛仔布以增加摩擦,這樣玩具車就可以在橋面上跑起來了.如圖11-16所示,把這套系統(tǒng)放在電子秤上,關(guān)于電子秤的示數(shù),下列說法正確的是 (

)A.玩具車靜止在拱橋頂端時(shí),電子秤示數(shù)小一些B.玩具車運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí),電子秤示數(shù)大一些C.玩具車運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí)處于失重狀態(tài)D.玩具車運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí)速度越大(未離開拱橋),電子秤示數(shù)越小拓展提升1：拱橋和凹橋模型

拓展提升1：拱橋和凹橋模型拓展提升1：拱橋和凹橋模型【變式練習(xí)】一輛汽車勻速率通過一座圓弧形拱形橋后，接著又以相同速率通過一圓弧形凹形橋．設(shè)兩圓弧半徑相等，汽車通過拱形橋橋頂時(shí)，對(duì)橋面的壓力FN1為車重的一半，汽車通過圓弧形凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力為FN2，則FN1與FN2之比為(

)A．3∶1

B．3∶2C．1∶3

D．1∶2拓展提升2：斜面上的圓周運(yùn)動(dòng)模型物體在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)斜面的傾角為θ，重力垂直斜面的分力與物體受到的支持力大小相等，解決此類問題時(shí)，可以按以下操作，把問題簡化.物體在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)越慢，最容易繩子松弛的位置是最高點(diǎn)，恰好滑動(dòng)時(shí)：FN=0，即mgsinθ＝mω2R.模型概述01.拓展提升2：斜面上的圓周運(yùn)動(dòng)模型物體在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)斜面的傾角為θ，重力垂直斜面的分力與物體受到的支持力大小相等，解決此類問題時(shí)，可以按以下操作，把問題簡化.物體在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)越快，最容易滑動(dòng)的位置是最低點(diǎn)，恰好滑動(dòng)時(shí)：μmgcosθ－mgsinθ＝mω2R.模型概述01.提升訓(xùn)練

提升訓(xùn)練

20六月2