高中物理豎直平面內(nèi)的圓周運動復習.ppt

1、知識回顧,1.物體做圓周運動的向心力本質(zhì)： 2.處理圓周運動動力學問題的基本方法：,物體所受的沿半徑方向的合力,牛頓運動定律,豎直平面內(nèi)的圓周運動復習,無錫市第六高級中學,王治國,典型 1：球 繩 模 型,用長為L的細繩拴著質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運動，如圖所示。,（1）當小球在最低點A的速度為V1時，向心力的來源和繩的張力大小,（2）當小球在最高點B的速度為V2時，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動則 最高點的速度應滿足什么條件？,典型 2：球 桿 模 型,用長為L的細桿一端固定著一個質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運動，如圖所示。,

2、（1）當小球在最低點A的速度為V1時，向心力的來源和桿的彈力大小,（2）小球能通過最高點則在最高點的 速度應滿足什么條件？,（3）當小球在最高點B的速度為V2時，向心力的來源和桿的彈力大小,典型 2：球 桿 模 型,用長為L的細桿一端固定著一個質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運動，如圖所示。,（4）在最高點桿對小球是支持力小球速度v滿足什么條件 ？在最高點桿對小球是拉力小球速度v滿足什么條件 ？,當v2v0時，桿對球有向上的支持力,當v2v0時，桿對球有向下的拉力,思考：下列物體的運動哪些是球繩模型?,A物體沿豎直內(nèi)軌運動,B物體在細管中運動,C 帶孔的小球套在桿上運動,A D,B C

3、,哪些是球桿模型？,D 水流星,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,能通過最高點做圓周運動的條件是,能通過最高點做圓周運動的條件,練習：如圖，小球從光滑豎直軌道上的離地高H的A點 滑下，通過一個豎直圓周軌道，求： （1）小球運動到最低點C時軌道對小球的彈力大小,練習1：如圖，小球從光滑豎直軌道上的離地高H的A點 滑下，通過一個豎直圓周軌道，求： （2）小球在B點的對軌道的壓力大?。?（3）至少要從多高的地方滑下才能順利的通過最高點B?,練習2.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.

4、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/s2 (1) A的速率為1.0m/s (2) A的速率為4.0m/s,FN1=1.6 N,FN2=4.4 N,對內(nèi)管壁的作用力方向向下,對外管壁的作用力方向向上,O,練習3.如圖所示，在傾角為 =30的光滑斜面上，有一 根長為L=0.8 m的細繩，一端 固定在O點，另一端系一質(zhì)量 為m=0.2 kg的小球，沿斜面做 圓周運動，若要小球能通過最高點A，則小球在最低點B的最小速度是（ ） A.2 m/s B. m/s C. m/s D. m/s,C,拓展：若把細繩改為桿，則小球在最低點B的最小速度是,4

5、m/s,1如圖所示，細桿的一端與一小球相連，可繞過O的水平軸自由轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運動。圖中a、b分別表示小球軌道的最低點和最高點，則桿對球作用力可能是 ( ) 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,A B,2.桿末端固定一個裝水的小桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，水的質(zhì)量m=0.5kg，繩長=40cm.求： （1）桶在最高點水不流出的最小速率？ （2）水在最高點速率=3m/s時水對桶底的壓力？(g取10m/s2),練習,3.如圖所示，LMPQ是光滑軌道，LM水平，長為5.0 m，MPQ是一半徑為R=1

6、.6 m的半圓，QOM在同一豎直線上，在恒力F作用下，質(zhì)量m=1 kg的物體A由靜止開始運動，當達到M時立即停止用力.欲使A剛好能通過Q點，則力F大小為多少？（取g=10 m/s2）,練習,4.長度為L0.5m的輕質(zhì)細桿OA，A端有一質(zhì)量為m3.0kg的小球，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2.0ms，g取10ms2，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,5.一小球質(zhì)量為m，用長為L的懸繩（不可伸長，質(zhì)量不計）固定于O點，在O點正下方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，

7、當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懸線對小球的拉力突然增大到原來的2倍,（A、B、C）,練習,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，盒子的邊長略大于球的直徑某同學拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，已知重力加速度為g，空氣阻力不計，問： (1)要使盒子在最高點時盒子與小球之間恰好無作用力， 則該盒子做勻速圓周運動的周期為多少？ (2)若盒子以第（）問中周期的做勻速圓周運動， 則當盒子運動到圖示球心與O點位于同一水平面位置時， 小球?qū)凶拥哪男┟嬗凶饔昧?，作用?/p>

8、為多大？,練習,7.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)軸帶動下沿豎直平面做勻速圓周運動. 求： (1) 轉(zhuǎn)軸的角速度達到多大時, 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? g取10m/s2.,8（2010無錫模擬）如圖所示，從光滑的1/4圓弧槽的最高點滑下的小球，滑出槽口時速度為水平方向，槽口與一個半球頂點相切，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）小球運動到1/4圓弧槽的底部對圓弧槽的底部壓力為多少

9、？ （2）若要使小球滑出槽口后不沿半球面下滑，則R1與R2應滿足 什么關系？ （3）若小球剛好不沿半球面下滑，則小球落地時的動能為多少？,【解析】,答案:,9.（2008山東T24）某興趣小組設計了如圖所示的玩具軌道，其中“2008”四個等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑 的薄壁細圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)（所有數(shù)字均由 圓或半圓組成，圓半徑比細管的內(nèi)徑大得多），底端與 水平地面相切.彈射裝置將一個小物體（可視為質(zhì)點） 以va=5 m/s的水平初速度由a點彈出，從b點進入軌道， 依次經(jīng)過“8002”后從p點水平拋出.小物體與地面ab段 間的動摩擦因數(shù)=0.3，不計其他機械能損失.已知ab 段長L=1.5 m，數(shù)字“0”的半徑R=0.2 m，小物體質(zhì)量 m=0.01 kg，g=10 m/s2.求：,（1）小物體從p點拋出后的水平射程. （2）小物體經(jīng)過數(shù)字“0”的最高點時管道對小物體作用力的大小和方向.,【解析】（1）設小物體運動到p點時的速度大小為v，對小物體由a運動到p過程應用動能定理得 -mgL-2Rmg= mv2- mv2a 小物體自p點做平拋運動，設運動時間為t，水平射程為x，則豎直方向上做自由落體運動2R= gt2 水平方向上做勻速直線運動x=vt 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得x=0.8 m. ,