【物理】生活中的圓周運(yùn)動第二課時課件-2024-2025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)動第4節(jié)生活中的圓周運(yùn)動課時2：豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動驚險刺激的過山車水流星表演1、過山車在豎直圓形軌道上運(yùn)動為什么不會掉下來？2、水流星中的水在最高點(diǎn)為什么不會撒出來？1.理解豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的物體其受力特點(diǎn)和運(yùn)動規(guī)律，能準(zhǔn)確對最高點(diǎn)和最低點(diǎn)列出動力學(xué)方程。2.會分析繩模型、桿模型中最高點(diǎn)處彈力的臨界問題，明確各模型中過最高點(diǎn)的條件。3.體會牛頓運(yùn)動定律在圓周運(yùn)動問題中的應(yīng)用?！八餍恰盙FTmgFN當(dāng)FN=0時v一、輕繩模型（繩/圓軌道）問題1：水流星在最高點(diǎn)時由哪些力提供向心力？mgFN

時FＮ＝０

時FＮ>０

時FＮ<０vv2mgFN最高點(diǎn)：最低點(diǎn)：一、輕繩模型（繩/圓軌道）mgO繩mgO軌道質(zhì)點(diǎn)在細(xì)繩作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動

質(zhì)點(diǎn)沿豎直光滑軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動一、輕繩模型（繩/圓軌道）mgO軌道一、輕繩模型（繩/圓軌道）4.最低點(diǎn)受力分析：重力和拉力共同提供向心力可見，此時繩的拉力最大，若小球通過最低點(diǎn)的速度過大細(xì)線可能被拉斷。vomgFT一、輕繩模型（繩/圓軌道）注：桿可以向下拉球，也可以向上支持球當(dāng)FT=0時最高點(diǎn)：最低點(diǎn)：mgFTFˊTmgmgFN當(dāng)FN=mg且豎直向上時vmin=0長為r的細(xì)桿連接小球在豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動時桿提供向下拉力時桿提供向上支持力vv2二、輕桿模型（桿/管）小球在半徑為r的圓形管道內(nèi)運(yùn)動如圖，一質(zhì)量為m的小球，放在一個內(nèi)壁光滑的封閉管內(nèi)，使其在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動.若小球能通過最高點(diǎn)，則小球在最高點(diǎn)的速度至少是多少？小球的受力情況分別如何？桿和管提供的力的特點(diǎn)是否相同？二、輕桿模型（桿/管）mgFNmgF’N當(dāng)FN=0時最高點(diǎn)：最低點(diǎn)：當(dāng)FN=mg且豎直向上時vmin=0時外壁對球有向下彈力時內(nèi)壁對球有向上彈力mgFN注：外壁向下壓球，或內(nèi)壁向上支持球內(nèi)、外壁均無彈力vv1二、輕桿模型（桿/管）(1)桿(管)施力特點(diǎn)：既能施加向下的拉力，也能施加向上的支持力．當(dāng)v＝0時，mg＝N，球恰好到達(dá)最高點(diǎn)．(3)桿類的臨界速度為v臨＝0.(2)在最高點(diǎn)的動力學(xué)方程v＞

時，N＋mg＝m，桿對球有向下的拉力，且隨v增大而增大．v＝

時，mg＝m

，桿對球無作用力．v＜

時，

mg－N＝m，桿對球有向上的支持力．二、輕桿模型（桿/管）解題思路1.如圖所示，甲、乙、丙、丁是游樂場中比較常見的過山車，甲、乙兩圈的軌道車在軌道的外側(cè)做圓周運(yùn)動，丙、丁兩圖的軌道車在軌道的內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動，兩種過山車都有安全鎖（由上、下、側(cè)三個輪子組成把軌道車套在了軌道上，四個圖中軌道的半徑都為R，下列說法正確的是（）A．甲圖中，當(dāng)軌道車以一定的速度通過軌道最高點(diǎn)時，座椅一定給游客向上的力B．乙圖中，當(dāng)軌道車以一定的速度通過軌道最低點(diǎn)時，安全帶一定給游客向上的力C．丙圖中，當(dāng)軌道車以一定的速度通過軌道最低點(diǎn)時，座椅給人的力一定小于重力D．丁圖中，若軌道車過最高點(diǎn)的速度大于，安全帶一定給游客向上的力B2.（多選）如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動，內(nèi)側(cè)壁半徑為R，小球半徑為r，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．小球通過最高點(diǎn)時的最小速度B．小球通過最高點(diǎn)時的最小速度C．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定有作用力D．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時，外側(cè)管壁對小球一定有作用力BD3.如圖甲所示，用一輕質(zhì)繩拴著一質(zhì)量為m的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動（不計一切阻力），小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時繩對小球的拉力為FT，小球在最高點(diǎn)的速度大小為v，其FT-v2圖像如圖乙所示，則（）A．?dāng)?shù)據(jù)a與小球的質(zhì)量無關(guān)B．當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹镃．當(dāng)v2＝c時，輕質(zhì)繩的拉力大小為D．當(dāng)v2＝2b時，小球受到的拉力與重力大小相等D物理情景最高點(diǎn)無支撐