《人教版高中物理（必修二）同步讲义+练习6.4 匀速圆周运动中的临界问题 （含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理（必修二）同步讲义+练习6.4 匀速圆周运动中的临界问题 （含解析）（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6.4 匀速圆周运动中的临界问题 学习目标课程标准学习目标1会用线速度、角速度、周期描述匀速圆周运动。2知道匀速圆周运动向心加速度的大小和方向。3能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。1、进一步熟悉匀速圆周运动的各种特点。2、会解决匀速圆周运动中的各种临界问题。02预习导学（一） 课前研读课本，梳理基础知识：物体做圆周运动时，若物体的速度、角速度发生变化，会引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)发生变化，进而出现某些物理量或运动状态的突变，即出现临界状态一、常见的临界情况(1)水平转盘上的物体恰好不发生相对滑动的临界条件是物体与盘间恰好达到最大静摩擦力(2)物体间恰好分离的临界条件是物体间的
2、弹力恰好为零(3)绳的拉力出现临界条件的情形有：绳恰好拉直意味着绳上无弹力；绳上拉力恰好为最大承受力等一、分析方法分析圆周运动临界问题的方法是让角速度或线速度从小逐渐增大，分析各量的变化，找出临界状态确定了物体运动的临界状态和临界条件后，选择研究对象进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解（二）即时练习：【小试牛刀1】如图所示，一质量为2.0103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4104 N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是()A汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4104 NC汽车转
3、弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑D汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2答案D解析汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力，向心力是由摩擦力提供的，A错误；汽车转弯的速度为20 m/s时，根据Fnm，得所需的向心力为1.0104 N，没有超过最大静摩擦力，所以汽车不会发生侧滑，B、C错误；汽车安全转弯时的最大向心加速度为am7.0 m/s2，D正确【小试牛刀2】雨天野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来如图所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特
4、殊位置，则()A泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度B泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来C泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来D泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来答案C解析当后轮匀速转动时，由aR2知a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等，A错误在角速度相同的情况下，泥巴在a点有Famgm2R，在b、d两点有FbFdm2R，在c点有Fcmgm2R.所以泥巴与轮胎在c位置的相互作用力最大，最容易被甩下来，故B、D错误，C正确【小试牛刀3】（多选）如图所示，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO的距离为l，b与转轴的距离为2l，木块与圆盘
5、的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是()Ab一定比a先开始滑动Ba、b所受的摩擦力始终相等C 是b开始滑动的临界角速度D当 时，a所受摩擦力的大小为kmg答案AC解析小木块a、b做圆周运动时，由静摩擦力提供向心力，即fm2R.当角速度增加时，静摩擦力增大，当增大到最大静摩擦力时，发生相对滑动，对木块a：faml，当fakmg时，kmgml，a ；对木块b：fbm2l，当fbkmg时，kmgm2l，b ，所以b先达到最大静摩擦力，选项A正确；两木块滑动前转动的角速度相同，则fam2l，fbm22l，
6、fa0.75 mtan 37，即小球做平抛运动没有落到圆锥表面上，所以落地点与O点间的距离为0.8 m。答案：(1)1.088 N(2)0.8 m【典型例题4】.(多选)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，绳a与水平方向成角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A.a绳的张力不可能为零B.a绳的张力随角速度的增大而增大C.当角速度，b绳将出现弹力D.若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化答案AC解析小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，
7、所以a绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知a绳的张力不可能为零，故选项A正确；根据竖直方向上平衡得，Fasin mg，计算得出Fa，可知a绳的拉力不变，故B错误；当b绳拉力为零时，有ml2，计算得出2，当角速度2，b绳将出现弹力，故选项C正确；因为b绳可能没有弹力，故b绳突然被剪断，a绳的弹力可能不变，故D错误。【对点训练3】多选如图所示，底角为的圆锥体静止不动，顶端通过一根长为l1 m的细线悬挂一个质量为m1 kg的小球，细线处于张紧状态，若小球在水平面内做匀速圆周运动，角速度的取值范围介于3 rad/s到4 rad/s之间，不计一切阻力，则细线拉力F可能等于()A(55)NB(55)NC15 N D20 N解析：选BC当小球刚好没有脱离圆锥时，小球受重力mg、细线拉力F的作用，它们的合力提供向心力，mgcot m02lcos ，代入数据解得0 rad/s，此时0的取值范围介于3 rad/s到4 rad/s之间，当
