2013年高考物理二輪專題復習模型講解水平方向的圓盤模型

1、-1 -2013 年高考二輪專題復習之模型講解水平方向的圓盤模型模型概述水平方向上的“圓盤”模型大多圍繞著物體與圓盤間的最大靜摩擦力為中心展開的， 因此 最大靜摩擦力的判斷對物體臨界狀態(tài)起著關(guān)鍵性的作用。模型講解例 1.1.如圖 1 1 所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為 m m 的物塊，當物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為 r r 時，連接 物塊和轉(zhuǎn)軸的繩剛好被拉直 (繩上張力為零)。物體和轉(zhuǎn)盤間最大靜摩擦力是其正壓力的 卩倍, 求：(2(2)當轉(zhuǎn)盤的角速度 國2=弓9時，細繩的拉力FT2解析：設(shè)轉(zhuǎn)動過程中物體與盤間恰好達到最大靜摩擦力時轉(zhuǎn)動的角速度為-0，則解得典卡盤間還未到最大靜摩擦力，細繩的拉力仍為0 0,即

2、FT1=0所以物體所需向心力大于物與盤間的最大靜摩擦力，則細FT1所以物體所需向心力小于物體與盤間的最大摩擦力，則物與(1(1)當轉(zhuǎn)盤的角速度時，細繩的拉力(1(1)因為 -2 -繩將對物體施加拉力FT2，由牛頓的第二定律得：FT2廠丄mg = m .22r,解得FT2二；g。例 2.2.如圖 2 2 所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓盤上，沿直徑方向上放置以細線相連的A A、B B 兩個小物塊。A A 的質(zhì)量為mA=2kg，離軸心r20cm，B的質(zhì)量為mB= 1kg，離軸心r2= 10cm，A、B B 與盤面間相互作用的摩擦力最大值為其重力的0.50.5 倍，試求（1 1）當圓盤轉(zhuǎn)動的角速度 為多少時，細

3、線上開始出現(xiàn)張力？（2 2）欲使 A A、B B 與盤面間不發(fā)生相對滑動，則圓盤轉(zhuǎn)動的最大角速度為多大？（g = 10m / s2）解析：（1 1）較小時，A、B均由靜摩擦力充當向心力，增大，F(xiàn)=m2r可知，它們受到的靜摩擦力也增大，而1，所以 A A 受到的靜摩擦力先達到最大值。再增大，ABAB 間繩子開始受到拉力。（2 2）達到后，再增加，B B 增大的向心力靠增加拉力及摩擦力共同來提供，A A 增大的向心力靠增加拉力來提供， 由于 A A 增大的向心力超過 B B 增加的向心力，再增加，B B 所受摩 擦力逐漸減小，直到為零，如 再增加，B B 所受的摩擦力就反向，直到達最大靜摩擦力。如

4、 - 再增加，就不能維持勻速圓周運動了， A A、B B 就在圓盤上滑動起來。設(shè)此時角速度為1，繩中 張力為FT，對AB B 受力分析：2對 A A 有Ffm1- FT=1r1= 5rad /s圖 2 2由Ffm =r2，得：-3 -2對 B B 有片 -Ffm2y r2聯(lián)立解得：模型要點水平方向上的圓盤轉(zhuǎn)動時， 物體與圓盤間分為有繩與無繩兩種，對無繩情況向心力是由 “圓盤”對物體的靜摩擦力提供，對有繩情況考慮向心力時要注意臨界問題。若F需空F摩m，物體做圓周運動，有繩與無繩一樣；若F需 F摩m，無繩物體將向遠離圓心的方向運動；有繩拉力將起作用。模型演練如圖 3 3 所示，兩個相同材料制成的靠摩擦傳動的輪A A 和輪 B B 水平放置，兩輪半徑RA二2RB,當主動輪 A A 勻速轉(zhuǎn)動時，在 A A 輪邊緣上放置的小木塊恰能相對靜止在A A 輪邊緣上。若將小木塊放在 B B 輪上，欲使木塊相對 B B 輪也靜止，則木塊距 B B 輪轉(zhuǎn)軸的最大距離