【物理】豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

第六章圓周運(yùn)動6.4.3豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動復(fù)習(xí)回顧：1、水平轉(zhuǎn)盤上運(yùn)動物體的臨界問題2、轉(zhuǎn)盤模型的九種類型豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的兩類典型模型

1.兩類典型模型——輕繩模型、輕桿模型在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的物體,按運(yùn)動至軌道最高點(diǎn)時(shí)的受力情況可分為兩類:一是無支撐的(如球與繩連接,沿內(nèi)軌道運(yùn)動的“過山車”等),稱為“輕繩模型”;二是有支撐的(如球與桿連接,小球在彎管內(nèi)運(yùn)動等),稱為“輕桿模型”。2.在最高點(diǎn)時(shí)繩、桿、環(huán)、管的臨界情況分析類型一：輕繩模型①情景圖示②彈力特征:在最高點(diǎn)無支撐,彈力可能向下,也可能等于零③受力示意圖：FN向下FN等于零④力學(xué)特征：mg+FN=m

⑤臨界特征：FN=0,vmin=

⑥過最高點(diǎn)條件：v≥

⑦速度和彈力關(guān)系討論分析：(1)若v≥

,小球能過最高點(diǎn),FN+mg=m

;①當(dāng)v>

時(shí),繩、軌道對球產(chǎn)生彈力,FN>0;②當(dāng)v=

時(shí),FN=0;(2)若v<

,小球不能過最高點(diǎn),即在到達(dá)最高點(diǎn)前小球已

經(jīng)脫離了圓軌道或小球只在圓心以下的圓弧軌道上運(yùn)動類型二：輕桿模型①情景圖示②彈力特征:在最高點(diǎn)有支撐，彈力可能向下,可能向上,也可能等于零FN向下FN為零FN向上③受力示意圖：④力學(xué)特征：mg±FN=m

⑤臨界特征：豎直向上的支持力FN=mg,vmin=0⑥過最高點(diǎn)條件：v≥0⑦速度和彈力關(guān)系討論分析：(1)當(dāng)v=0時(shí),FN=mg,FN為支持力,沿半徑背離圓心;(2)當(dāng)0<v<

時(shí),mg-FN=m

,FN沿半徑背離圓心,隨v的增大而減小;(3)當(dāng)v=

時(shí),FN=0;(4)當(dāng)v>

時(shí),FN+mg=m

,FN沿半徑指向圓心,并隨v的

增大而增大

甲乙丙丁C

例2、繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，水的質(zhì)量m=0.5kg，繩長L=60cm，求：（g=10m/s2）

（1）在最高點(diǎn)水不流出的最小速率？

（2）水在最高點(diǎn)速率v=3m/s時(shí)，水對桶底的壓力？

BC

AD

甲乙CD

A

例8、如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）以某一初速度從A點(diǎn)水平拋出，恰好從圓管BCD的B點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧，經(jīng)BCD從圓管的最高點(diǎn)D射出，恰好又落到B點(diǎn)。已知圓弧的半徑為R且A與D在同一水平線上，BC弧對應(yīng)的圓心角θ=60°，不計(jì)空氣阻力。求：（1）小球從A點(diǎn)做平拋運(yùn)