豎直面圓周運動(繩桿模型)

1、中中 的的活活 動動圓圓 周周 運運 5.7 高中物理必修二高中物理必修二 生生 知識回顧知識回顧 汽車過拱形橋（豎直面的圓周運動）汽車過拱形橋（豎直面的圓周運動） FN mg FN mg 向豎合 FF 【演示演示】水流星水流星 豎直面圓周運動最高點的臨界問題豎直面圓周運動最高點的臨界問題 n一、細繩模型一、細繩模型 n二、細桿模型二、細桿模型 一、細繩模型一、細繩模型 理論研究理論研究 r v mFmg 2 . 1 拉 最高點： min vgrv 臨 2.2.能過最高點的臨界條件：能過最高點的臨界條件： r v mF 2 mg0 臨 拉 時，當 m O r v 時，當grv(2) 物體不能到

2、達最高點. 一、細繩模型一、細繩模型 時，當grv (3) 時，當grv (1) r v mmg 2 0 拉 即：F mg r v mF 2 拉 即： r v mFmg 2 拉 m O r v 【問題探討】 小球以不同速度通過最高點時細繩對小球拉力的情況小球以不同速度通過最高點時細繩對小球拉力的情況. 例例1:1:繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內做圓周運繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內做圓周運 動，成為動，成為“水流星水流星”，水的質量，水的質量m=0.5kg,m=0.5kg,繩長繩長 L=0.4m,L=0.4m,求：求：(g=10m/s(g=10m/s2 2) ) 求水桶經過最高點時水不流出

3、的最小速率？求水桶經過最高點時水不流出的最小速率？ 水在最高點速率水在最高點速率V=4m/sV=4m/s時，時， 桶底對水的壓力？桶底對水的壓力？ O 學以致用學以致用 smv2) 1 ( min NFN15)2( 0 臨 v 理論研究理論研究 二、細桿模型二、細桿模型 時，當mgFN 1.1.能過最高點的臨界條件：能過最高點的臨界條件： m O r v 二、細桿模型二、細桿模型 時，當速度grv(3)細桿對小球有細桿對小球有拉力拉力. . 細桿對小球有細桿對小球有支持力支持力. . 細桿對小球細桿對小球無作用力無作用力. . 時，當速度grv(2) 時，當速度grv(1) 細桿對物體可以施加

4、細桿對物體可以施加拉力拉力或者施加或者施加支持力支持力。 v m o r 【問題探討】 2.2.小球以不同速度小球以不同速度通過最高點時細桿對小球的作用情況通過最高點時細桿對小球的作用情況. v m o 例例2:2:如圖所示，細桿的一端與小球相連，可繞過如圖所示，細桿的一端與小球相連，可繞過O O 點自由轉動，細桿長點自由轉動，細桿長0.5m0.5m，小球質量為，小球質量為0.5kg0.5kg，現(xiàn)，現(xiàn) 給小球一初速度使它做豎直面圓周運動，求給小球一初速度使它做豎直面圓周運動，求: :小球小球 通過最高點時通過最高點時, ,下列兩種情況下桿對球作用力的大下列兩種情況下桿對球作用力的大 小。小。( (g g=10m/s=10m/s2 2) ) （1 1）過最高點時小球的速率為）過最高點時小球的速率為1.0m/s1.0m/s; ; （2 2）過最高點時小球的速率為）過最高點時小球的速率為4.0m/s4.0m/s. . 學以致用學以致用 NFN2) 1 ( N15)2( 拉 F 細繩細桿 模型圖 小球的 受力情況 最高點 的速度 重力、 繩的拉力 grvA 重力、桿的拉 力或支持力 0 A v 豎直面圓周運動最高點的臨界問題豎直面圓周運