【物理】導(dǎo)入生活中的圓周運(yùn)動(dòng)-豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第二冊(cè)

專(zhuān)題課豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)第3章圓周運(yùn)動(dòng)授課人：

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)不過(guò)最高點(diǎn)有一個(gè)臨界速度一、繩模型特點(diǎn)：最高點(diǎn)無(wú)支撐小球質(zhì)量為m，軌道半徑為r，做完整的圓周運(yùn)動(dòng)嘗試寫(xiě)出小球在軌道最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程繩O圓軌道FNmgFTmg最低點(diǎn)：此位置支持力＞重力支持力隨著速度增大而增大vomgFN一、繩模型最高點(diǎn)：vomgFN支持力隨著速度增大而增大一、繩模型最高點(diǎn)：過(guò)最高點(diǎn)的臨界情況：即小球過(guò)最高點(diǎn)的臨界速度:一、繩模型vomgFN過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件

，此時(shí)

，最高點(diǎn)速度情況

小球運(yùn)動(dòng)情況

恰好過(guò)最高點(diǎn)能過(guò)最高點(diǎn)不能過(guò)最高點(diǎn)一、繩模型一、繩模型脫離脫離斜拋一、繩模型不脫離圓軌道的情況1.能過(guò)最高點(diǎn)2.不過(guò)圓心等高處一、繩模型最低點(diǎn)：此位置拉力＞重力，拉力隨著速度增大而增大vomgFT一、繩模型最高點(diǎn)：過(guò)最高點(diǎn)的臨界情況：即小球過(guò)最高點(diǎn)的臨界速度:一、繩模型vomgFT繩過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件

，此時(shí)

，最高點(diǎn)速度情況

小球運(yùn)動(dòng)情況

恰好過(guò)最高點(diǎn)能過(guò)最高點(diǎn)不能過(guò)最高點(diǎn)一、繩模型FTmgmgmgFNv最高點(diǎn)：水流星實(shí)驗(yàn)成功的秘訣是什么？水能順利通過(guò)最高點(diǎn)問(wèn)題解決【例1】如圖所示，一人在進(jìn)行雜技表演，表演者手到碗的距離為L(zhǎng)，且手與碗在同一豎直平面內(nèi)，繩子能夠承受的最大拉力是碗和碗內(nèi)水重力的8倍。已知碗和碗中水的質(zhì)量為m，重力加速度為g，要使繩子不斷，表演獲得成功，求：（1）碗通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度的最小值；（2）碗通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)速度的最大值。問(wèn)題解決將繩換成桿會(huì)如何？O繩桿特點(diǎn)：最高點(diǎn)有支撐小球質(zhì)量為m，桿長(zhǎng)為r，做完整的圓周運(yùn)動(dòng)嘗試寫(xiě)出小球在最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程桿OO管道二、桿模型vOFmg二、桿模型OFmg①特點(diǎn)：最高點(diǎn)有支撐②最高點(diǎn)速度可以小到0此時(shí)：F向=0；F＝mg桿提供的是豎直向上的支持力二、桿模型最高點(diǎn)桿施加的力

最高點(diǎn)小球的速度

小球的動(dòng)力學(xué)方程無(wú)作用力豎直向下的拉力豎直向上的支持力二、桿模型OmgOmgFOmgF①特點(diǎn)：最高點(diǎn)有支撐②最高點(diǎn)速度可以小到0此時(shí)：F向=0；FN＝mg小球受內(nèi)管道施加的豎直向上的支持力OFNmg二、桿模型最高點(diǎn)管道對(duì)小球施加的力

最高點(diǎn)小球的速度

小球的動(dòng)力學(xué)方程無(wú)作用力外管道豎直向下的壓力內(nèi)管道豎直向上的支持力小球擠壓外管道小球擠壓內(nèi)管道無(wú)擠壓二、桿模型OmgmgFOmgFO模型解題思路【例2】如圖，質(zhì)量為m=0.2kg的小球固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.9m的輕桿一端，桿可繞O點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，g=10m/s2，求：（1）小球在最高點(diǎn)的速度為多大時(shí)，球?qū)U的作用力為0？（2）當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度分別為6m/s、1.5m/s時(shí)，桿對(duì)球的作用力大小和方向？問(wèn)題解決當(dāng)FN=0

時(shí)，mgFN