繩模型和桿模型（課堂PPT）

1、1復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧 勻速勻速圓周運(yùn)動條件圓周運(yùn)動條件 離心運(yùn)動條件離心運(yùn)動條件 向向(近近)心運(yùn)動條件心運(yùn)動條件rmF2合rF2m合rF2m合2細(xì)繩外軌輕桿雙軌考點(diǎn)考點(diǎn)4 圓周運(yùn)動的兩種重要模型圓周運(yùn)動的兩種重要模型 （輕輕繩模型和繩模型和輕輕桿模型）桿模型）3（一）一）輕輕繩模型繩模型A）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動時動時，物體不能被支持物體不能被支持就，就，即不受豎直向上的支持力即不受豎直向上的支持力B）能否）能否通通過過的臨界條件的臨界條件rgV0vmgTo最高點(diǎn)：最高點(diǎn)：rvmmgT2臨界狀態(tài)：臨界狀態(tài)：T=0T=0rmVmg20思考：小球過最高點(diǎn)的

2、最小速度是多少思考：小球過最高點(diǎn)的最小速度是多少?4ABDC（1）當(dāng)當(dāng) 時，物體恰能做完整的圓周運(yùn)動時，物體恰能做完整的圓周運(yùn)動（2）當(dāng)當(dāng) 時，物體能做完整的圓周運(yùn)動時，物體能做完整的圓周運(yùn)動rgV （3）當(dāng)）當(dāng) 時，物體不能做完整的圓周運(yùn)動，時，物體不能做完整的圓周運(yùn)動， 即還未到達(dá)最高點(diǎn)就已經(jīng)脫離了軌道即還未到達(dá)最高點(diǎn)就已經(jīng)脫離了軌道而落下來。而落下來。rgVC) 討論討論rgV 5FEGK（二）二）輕輕桿模型桿模型A）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動時，物體能被支持小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動時，物體能被支持（1）能否到達(dá)最高點(diǎn)的）能否到達(dá)最高點(diǎn)的臨界條件臨界條件: (2)拉力還

3、是支持力的臨界條件：拉力還是支持力的臨界條件：B）臨界條件）臨界條件V=0rgV C）討論：）討論：1）當(dāng)）當(dāng) 時，桿對小時，桿對小球施加拉力，且速度越大，球施加拉力，且速度越大，拉力越大（此時桿子相當(dāng)于拉力越大（此時桿子相當(dāng)于繩子）繩子）rgV2）當(dāng)當(dāng) 時，桿對球施加支時，桿對球施加支持力，速度越大，支持里越小持力，速度越大，支持里越小rgV06 例例1如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于正方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。體的光滑盒子中，盒子的邊長略大于球的直徑。某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的的勻速圓周運(yùn)動，已知

4、重力加速度為勻速圓周運(yùn)動，已知重力加速度為g，問：，問： 要使盒子在最高點(diǎn)時盒子與小球之間恰好無作用力，要使盒子在最高點(diǎn)時盒子與小球之間恰好無作用力，則該盒子做勻速圓周運(yùn)動的周期為多少？則該盒子做勻速圓周運(yùn)動的周期為多少？圖圖5 57 76 67解析設(shè)此時盒子的運(yùn)動周期為 T0，因?yàn)樵谧罡唿c(diǎn)時盒子與小球之間恰好無作用力，因此小球僅受重力作用。根據(jù)牛頓第二定律得，rTmmg2024得grT20思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥解答本題時應(yīng)注意：解答本題時應(yīng)注意：1小球在最高點(diǎn)的合力等于向心力。小球在最高點(diǎn)的合力等于向心力。2通過最高點(diǎn)的臨界通過最高點(diǎn)的臨界81）質(zhì)量為）質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的圓軌道的內(nèi)則運(yùn)動

5、，的小球在豎直平面內(nèi)的圓軌道的內(nèi)則運(yùn)動，經(jīng)過最高點(diǎn)而不脫離軌道的臨界速度為經(jīng)過最高點(diǎn)而不脫離軌道的臨界速度為V，當(dāng)小球以，當(dāng)小球以2V的速度經(jīng)過最高點(diǎn)時，對軌道的壓力是多大？的速度經(jīng)過最高點(diǎn)時，對軌道的壓力是多大？解析解析:由臨界速度得：由臨界速度得：mg= ，當(dāng)小球的速度為當(dāng)小球的速度為2v時，時，則則mg+Fn= 由以上兩式聯(lián)立解得：由以上兩式聯(lián)立解得：Fn=3 mg.rvm2rvm2)2 (AmgFn對軌道的壓力對軌道的壓力為為Fn=3 mg.92）長）長L=0.5m，質(zhì)量不計(jì)的桿，其下端固定在，質(zhì)量不計(jì)的桿，其下端固定在O點(diǎn)，點(diǎn)，上上端端連有質(zhì)量連有質(zhì)量m=2Kg的小球，它繞的小球，它

6、繞O點(diǎn)在豎直平面點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)通過最高點(diǎn)時，求：內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)通過最高點(diǎn)時，求：（1）當(dāng)）當(dāng)V1=1m/s時，桿受到的力大小，是拉力還時，桿受到的力大小，是拉力還是壓力？是壓力？（2）當(dāng)）當(dāng)V2=4m/s時，桿受到的力大小，是拉力還時，桿受到的力大小，是拉力還是壓力？是壓力？AB103)如圖：在如圖：在A與與B點(diǎn)，桿對球點(diǎn)，桿對球的力是（的力是（ ）ABA）A處可能為拉力，處可能為拉力，B處為拉力處為拉力B）A處可能為拉力，處可能為拉力，B處為壓力處為壓力C）A處可能為支持力，處可能為支持力，B處為壓力處為壓力D）A處可能為支持力，處可能為支持力，B處為拉力處為拉力AD114. 在在“水流星水流星”表演中，杯子在豎直平面做表演中，杯子在豎直平面做圓周運(yùn)動，在最高點(diǎn)時，杯口朝下，但杯中水圓周運(yùn)動，在最高點(diǎn)時，杯口朝下，但杯中水卻不會流下來，為什么？卻不會流下來，為什么？對杯中水：對杯中水：GFN時，