豎直平面上的圓周運動

豎直平面上的圓周運動第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三學習目標能力目標1.體會分析問題的過程2.掌握分析問題的步驟與方法3.提高探究能力課題目標1.了解圓周運動動力學特征2.學習在豎直平面上圓周運動的臨界點學習方法分析法，歸納法，對比法，討論法第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三思考：過山車為什么在最高點也不會掉下來？課題引入：過山車你坐過過山車嗎？是什么感覺的？第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三《水流星》是在一根彩繩的兩端，各系一只玻璃碗，內盛色水。演員甩繩舞弄，晶瑩的玻璃碗飛快地旋轉飛舞，而碗中之水不灑點滴。躍躍欲試第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三實驗要求1.設法使得水流星在豎直平面上做比較快的圓周運動（怎么做才能不讓水被甩出來？）2.讓甩動的速度慢慢慢下來，直到有水掉落思考1.當杯口向下的時候，水為什么不會掉出來？2.水掉下來和不掉下來的條件是什么？時間：5分鐘第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三當杯子運動到最高點時（水沒有掉下來）1.如把水和杯子看作是質點，請對其進行受力分析。2.在什么情況下，繩子對杯子沒有拉力？3.杯子能做圓周運動的臨界條件是什么？完成下列問題視頻第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三小球恰能過最高點的臨界條件：在最高點，小球的速度當拉力為零時，重力全部提供向心力．這時小球的速度最小，小球恰能過最高點做完整的圓周運動．vOGT在最高點，繩的拉力T和重力G的合力提供向心力第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三明確：向心力和向心加速度公式同樣適合于變速圓周運動,但求質點在圓周上某點的向心力和向心加速度的大小,必須用該點的瞬時速度值。第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三練習：分析水流星的原理：當水流星在最高點時（）A、水必定從水桶中流出B、水對小水桶底部的壓力必定為零C、容器中的水可能處于完全失重狀態(tài)D、手對繩的拉力可能為零CD第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三臨界問題的分析方法：1.首先明確物理過程，正確對研究對象進行受力分析2.確定向心力，根據(jù)向心力公式列出方程3.由方程中的某個力的變化與速度變化的對應關系，從而分析找出臨界值。第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三變一變：如果是輕桿拉小球在豎直面內做圓周運動呢？N=mg（二力平衡）臨界條件：支持力N恰好等于重力mg（2）當 （3）當 說明:小球通過最高點時的速度可以為零你看出了什么當支持力N為零時，v是多少？F向=mg（二力平衡）第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三再變：

如果換做是豎直光滑圓管內做圓周運動。提示：受力分析第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三O繩O軌道比較第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三mgOmgON豎直平面內圓周運動的臨界問題：由于物體在豎直平面內做圓周運動的依托物（繩、軌道、輕桿、管道等）不同，所以物體在通過最高點時臨界條件不同.mgON繩桿mgO軌道管道可見，物體在最高點的最小速度決定于物體在最高點受的最小合外力，不同情況下的最小合外力決定了不同情況下的最小速度.第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三例題:如圖所示,細桿的一端與一小球相連,可繞過O點的水平軸自由轉動,現(xiàn)給小球一初速度,使它做圓周運動,圓中a、b點分別表示小球軌道的最低點和最高點，則桿對的球的作用力可能是（）Ａ、a處為拉力，b處為拉力Ｂ、a處為拉力，b處為支持力Ｃ、a處為支持力，b處為拉力Ｄ、a處為支持力，b處為支持力ＡＢ第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三例題：質量是m的汽車在拱橋上以速度v前進，橋面的圓弧半徑是R，求汽車過橋最高點時受橋的摩擦力。（已知動摩擦因數(shù)是μ）amg–FN=mv2/RF合=maFN=mg–mv2/RFf=μFN=μ(mg-mv2/R)如果汽車過的是“凹”形橋，其他條件不變，那么過最底點時受到的摩擦力是多大？?思考：第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三快速地說出橋面受力的情況FN=G第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三知識要點第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三知識要點第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三9．如圖所示，固定在豎直平面內的光滑圓弧形軌道ABCD，其A點與圓心等高，D點為軌道最高點，DB為豎直線，AC為水平線，AE為水平面，今使小球自A點正上方某處由靜止釋放，且從A點進入圓形軌道運動，通過適當調整釋放點的高度，總能保證小球最終通過最高點D，則小球在通過D點后（）A．會落到水平面AE上B．一定會再次落到圓軌道上C．可能會落到水平面AE上D．可能會再次落到圓軌道上拓展