《新设计物理必修二教科课件：第二章 匀速圆周运动习题课 圆周运动规律的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理必修二教科课件：第二章 匀速圆周运动习题课 圆周运动规律的应用（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、探究 核心要点突破 习题课 圆周运动规律的应用 学习目标核心凝炼 1 了解竖竖直面内圆圆周运动动的两种基本模 型 2种模型 轻绳轻绳 过过山车车 模型 轻轻杆 管道 模型 3种临临界问题问题 绳绳的弹弹力 支持面的 弹弹力与静摩擦力相关的临临界问题问题 2 掌握轻绳约轻绳约 束下圆圆周运动动的两个特殊点 的相关分析 3 学会分析圆圆周运动问题动问题 的一般方法 探究 核心要点突破 圆周运动问题的分析与计算 观察探究 如图图1所示 A B两物体紧贴紧贴 在圆圆筒的竖竖直内壁上 随圆圆筒一起做匀速圆圆周运动动 则则 图图1 探究 核心要点突破 1 物体做匀速圆圆周运动动向心力由什么力提供 2 在竖
2、竖直方向上物体受摩擦力作用吗吗 3 A B两物体的角速度有什么关系 答案 1 物体做匀速圆圆周运动动向心力由筒壁对对它们们的弹弹力提供 2 在竖竖直方向受力平衡 所以竖竖直方向上一定受到静摩擦力作用 3 A B两物体的角速度相等 探究 核心要点突破 探究归纳 解决匀速圆周运动问题的方法与步骤 探究 核心要点突破 试题案例 例1 多选 如图图2所示 在匀速转动转动 的水平圆盘圆盘 上 沿半径方向放 着用细线细线 相连连的质质量相等的两个物体A和B 它们们与圆盘间圆盘间 的 动动摩擦因数相同 当圆盘转圆盘转 速加快到两物体刚刚要发发生滑动时动时 烧烧断细线细线 则则 图图2 A 两物体均沿切线线方
3、向滑动动 B 物体B仍随圆盘圆盘 一起做匀速圆圆周运动动 同时时所受摩擦力减小 C 两物体仍随圆盘圆盘 一起做匀速圆圆周运动动 不会发发生滑动动 D 物体B仍随圆盘圆盘 一起做匀速圆圆周运动动 物体A发发生滑动动 离圆盘圆圆盘圆 心越来越 远远 探究 核心要点突破 思路探究 1 物体A B的角速度有什么关系 物体A B随圆盘一起做圆周运动 哪个物体做圆 周运动所需要的向心力大 2 当两物体刚好还未发生滑动时 细线对物体A的拉力与圆盘对A的最大静摩擦力的 合力是两个力大小之和还是两个力大小之差 3 烧断细线后 细线的拉力消失 物体A所受的合力是增大还是减小 物体A相对圆 盘是仍保持静止还是相对滑
4、动 答案 1 物体A B的角速度相等 物体A B随圆盘圆盘 一起做圆圆周运动动 物体A做圆圆周 运动动所需要的向心力大 2 当两物体刚刚好还还未发发生滑动时动时 细线对细线对 物体A的拉力与圆盘对圆盘对 A的最大静摩擦力 的合力是两个力大小之和 3 烧烧断细线细线 后 物体A所受的合力是减小的 物体A相对圆盘对圆盘 是滑动动的 探究 核心要点突破 解析 物体A B仍随圆盘一起做圆周运动 它们的角速度是相同的 由F m 2r可知 物体A做圆周运动所需要的向心力大于物体B做圆周运动所需要的向心力 根据题 意 当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时 物体A做圆周运动的向心力由细 线的拉力与圆盘对A
5、的最大静摩擦力的合力提供 烧断细线后 细线的拉力消失 A 所受最大静摩擦力不足以提供其做圆周运动所需要的向心力 所以A要发生滑动 离 圆盘圆心越来越远 但是B相对圆盘仍保持静止的状态 所以选项A C错误 D正确 由于没有了细线的拉力 B所受静摩擦力将减小 所以选项B正确 答案 BD 探究 核心要点突破 针对训练1 如图图3所示 一根细线细线 下端拴一个金属小球P 细线细线 的上端固定在金属块块Q上 Q放在带带小孔的水平桌面上 小球在 某一水平面内做匀速圆圆周运动动 圆锥摆圆锥摆 现现使小球改到一个更 高一些的水平面上做匀速圆圆周运动动 图图上未画出 两次金属块块 Q都保持在桌面上静止 则则后一
6、种情况与原来相比较较 下面的 判断中正确的是 A Q受到桌面的静摩擦力变变大 B Q受到桌面的支持力变变大 C 小球P运动动的角速度变变小 D 小球P运动动的周期变变大 图图3 探究 核心要点突破 答案 A 探究 核心要点突破 竖直面内圆周运动的两种模型 观察探究 如图图4所示 长为长为 L的细绳细绳 拴着质质量为为m的小球在竖竖直面内做圆圆周运动动 重力加速 度为为g 试试分析 图图4 探究 核心要点突破 探究 核心要点突破 探究 核心要点突破 探究 核心要点突破 探究 核心要点突破 2 过最高点 在最高点时时的受力特点可分为为以下两种 探究 核心要点突破 探究 核心要点突破 试题案例 例2
7、 如图图5所示 在内壁光滑的平底试试管内放一个质质量为为1 g 的小球 试试管的开口端加盖与水平轴轴O连连接 试试管底与O 相距5 cm 试试管在转轴带动转轴带动 下沿竖竖直平面做匀速圆圆周运 动动 g取10 m s2 求 1 转轴转轴 的角速度达到多大时时 试试管底所受压压力的最大值值等于 最小值值的3倍 2 转轴转轴 的角速度满满足什么条件时时 会出现现小球与试试管底脱离 接触的情况 图图5 探究 核心要点突破 思路探究 1 小球处于什么位置时 试管底受到小球的压力最大 2 小球处于什么位置时 试管底受到小球的压力最小 3 处于什么位置时 小球最易脱离试管底 小球刚好脱离试管底的临界条件是
8、什 么 提示 1 小球处于最低位置时 试管底受到小球的压力最大 2 小球处于轨迹顶端时 试管底受到小球的压力最小 3 小球处于轨迹顶端时 小球最易脱离试管底 小球刚好脱离试管底的临界条件 是小球与试管底之间无压力 探究 核心要点突破 探究 核心要点突破 竖直平面内圆周运动的分析方法 1 明确运动的模型 是轻绳模型还是轻杆模型 2 明确物体的临界状态 即在最高点时物体具有最小速度时的受力特点 3 分析物体在最高点及最低点的受力情况 根据牛顿第二定律列式求解 探究 核心要点突破 针对训练2 长长L 0 5 m的轻轻杆 其一端连连接着一个零件A A的 质质量m 2 kg 现让现让 A在竖竖直平面内绕
9、绕O点做匀速圆圆周运动动 如图图6所示 在A通过过最高点时时 求下列两种情况下A对对杆的作 用力大小 g 10 m s2 1 A的速率为为1 m s 2 A的速率为为4 m s 图图6 探究 核心要点突破 答案 1 16 N 2 44 N 探究 核心要点突破 水平面内圆周运动的临界问题 观察探究 如图图7所示 在水平圆盘圆盘 上 轻质弹轻质弹 簧一端固定于轴轴O点 另一端拴一质质量为为m的物体 物体与盘盘面间间最大静摩擦力 为为fmax 弹弹簧长长度为为R时对时对 物体的拉力为为F 且F大于fmax 物体与圆盘圆盘 始终终保持相对对静止 则则 图图7 探究 核心要点突破 1 设圆盘设圆盘 匀速
10、转动转动 的最小角速度为为 1 物体做匀速圆圆周运动动的动动力学方程 是怎样样的 2 设圆盘设圆盘 匀速转动转动 的最大角速度为为 2 物体做匀速圆圆周运动动的动动力学方程 是怎样样的 探究 核心要点突破 探究归纳 注意分析物体做圆圆周运动动的向心力来源 考虑虑达到临临界条件时时物体所处处的状态态 即临临界速度 临临界角速度 然后分析该该状态态下物体的受力特点 结结合圆圆周运动动知 识识 列方程求解 以下类类型较较常见见 1 与绳的弹力有关的临界问题 绳绳子恰好无弹弹力这这一临临界状态态下的角速度 或线线速度 是分析的关键键 2 与支持面弹力有关的临界问题 恰好无支持力这这一临临界状态态下的角
11、速度 或线线速度 是分析的关键键 3 因静摩擦力而产生的临界问题 静摩擦力为为零或最大时这时这 一临临界状态态下的角速度 或线线速度 是分析的关键键 探究 核心要点突破 试题案例 例3 如图图8所示 细绳细绳 的一端系着质质量为为M 2 kg的物体 静 止在水平圆盘圆盘 上 另一端通过过光滑的小孔吊着质质量为为m 0 5 kg的物体 M的中点与圆圆孔的距离为为0 5 m 并已知M与圆盘圆盘 的最大静摩擦力为为4 N 现现使此圆盘绕圆盘绕 中心轴线转动轴线转动 求角 速度 在什么范围围内可使m处处于静止状态态 g取10 m s2 图图8 探究 核心要点突破 思路探究 当角速度 具有最小值或最大值
12、时 要使物体M和水平面保持相对静止 物体M受到 的静摩擦力分别具有什么样的特点 提示 当角速度 具有最小值时 物体M有靠近圆心的运动趋势 所以M受到的摩擦 力方向沿半径向外 即背离圆心 且等于最大静摩擦力 当角速度 具有最大值时 物体M有离开圆心的运动趋势 所以M受到的摩擦力方向沿半径向里 即指向圆心 且等于最大静摩擦力 探究 核心要点突破 答案 1 rad s 3 rad s 探究 核心要点突破 圆周运动中的临界问题的分析一般都是先假设某物理量达到最大或最小的临 界状态 进而建立方程求解 探究 核心要点突破 针对训练3 如图图9所示 在光滑的圆锥顶圆锥顶 用长为长为 L的细线悬细线悬 挂一质质量为为m的小球 圆锥顶圆锥顶 角为为2 若要小球离开锥锥面 则则小球的角速度至少多大 图图9 探究 核心要点突破 解析 小球在锥面上受到拉力 支持力 重力的作用 建立如图所示的平面直角坐标 系 对其受力进行正交分解 则 探究 核心要点突破
