6.5.1+專題：豎直平面內(nèi)的圓周運動++課件+-2024-2025學年高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

圓周運動專題1豎直平面內(nèi)的圓周運動過山車問題問題1：過山車通過最高點時，若安全帶突然松開，人一定會掉下去嗎？問題2：有沒有可能過山車的速度大到一定程度時，即使不系安全帶人也掉不下來？這個速度需要有多大？實驗驗證：建立物理模型是否會脫離圓軌道有一個臨界速度一小球在豎直圓軌道內(nèi)做圓周運動，欲使小球不脫離圓軌道，應滿足什么條件？1.小球最容易通過和最難通過的點分別是？最高點最低點2.小球運動到最高點時，向心力來源？最高點:3.小球在最高點處的速度減小，會怎樣？O4.小球恰好不脫離軌道的臨界條件可如何表述？Nmg臨界條件:在最高點處N=0（小球與軌道恰不分離），向心力完全只由重力提供vNmgOmg臨界條件:在最高點處N=0，向心力完全只由重力提供③若

，小球無法上升到最高點，在到達最高點前脫離軌道。①若

，小球恰能上升到最高點，恰好不脫離軌道；②若

，小球能上升到最高點；最高點處速度的最小值臨界速度v無法上升到最高點，脫離軌道的情況：脫離脫離斜拋坐過山車時安全帶突然松開，人不掉下去的條件是什么？ONmg最高點:過山車在最高點的速度:v人不會脫離圓軌道同理：水流星問題1：為什么杯口朝下時，水沒有流出？問題2：杯口朝下水不流出的條件是什么？O輕繩小球建立物理模型O1.小球最難通過的點是？2.小球運動到最高點時，向心力來源？最高點:3.小球在最高點處的速度減小，會怎樣？4.小球恰好能做完整圓周運動的臨界條件可如何表述？臨界條件:在最高點處T=0（繩子恰好松弛），向心力完全只由重力提供Tmg最高點v臨界條件:在最高點處T=0，向心力完全只由重力提供③若

，小球無法上升到最高點，在到達最高點前脫離軌道。①若

，小球恰能上升到最高點，恰好不脫離軌道；②若

，小球能上升到最高點；最高點處速度的最小值臨界速度OmgvmgTv水流星表演成功的秘訣是什么？最高點:杯與水在最高點的速度:水能順利通過最高點，不脫離圓軌道總結(jié)：繩-球模型Ov光滑圓軌道O輕繩v等價軌道只能提供指向圓心的支持力輕繩只能提供指向圓心的拉力能做完整圓周運動的臨界條件：在最高點時向心力完全只由重力提供：小球無法上升到最高點，在到達最高點前脫離圓軌道。：小球能過最高點，最高點處所受彈力>0

；若將輕繩換成輕桿，將會如何？O繩桿輕繩的特點：只能提供指向圓心的拉力輕桿的特點：既能提供指向圓心的拉力，也能提供背向圓心的支持力vOFmg最低點：最低點處桿對小球的力一定是拉力vOFmgvOFmg最高點：可以是

也可以是最高點處桿對小球的力可以是拉力，也可以是支持力（取決于什么？）①特點：最高點有支撐②最高點速度可以小到0此時：F向=0，F(xiàn)=mg；桿提供的是豎直向上的支持力vOFmg在最高點處，什么時候桿提供支持力，什么時候提供拉力？臨界情況是什么？——臨界情況：桿對小球的力為0vOmg臨界條件:在最高點處F=0，向心力完全只由重力提供③若

，小球在最高點受到桿的支持力。①若

，小球在最高點受到桿的力為0；②若

，小球在最高點受到桿的拉力；OmgFOmgF小球在最高點受彈力為0時的速度O輕桿v總結(jié)：桿-球模型等價桿既能提供支持力，也能提供拉力Ov光滑圓管道特點：小球在最高點的速度小到0，也能做完整的圓周運動管道既能提供壓力(外壁)，也能提供支持力(內(nèi)壁)③若

，小球在最高點受到背向圓心的彈力。①若

，小球在最高點受到的彈力為0；②若

，小球在最高點受到指向圓心的彈力；解題思路1.定模型輕繩模型？輕桿模型？輕繩模型：輕桿模型：但

是彈力方向的分界速度2.找臨界3.列方程例1：如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的小球用長為0.4m的輕繩拴著在豎直平面內(nèi)做圓周運動.(g取10m/s2)(1)小球要做完整的圓周運動，在最高點的速度至少為多大?(2)當小球在最高點的速度為4m/s時，輕繩拉力為多大?(3)若輕繩能承受的最大張力為45N，則小球在最低點的速度不能超過多少?例2：長為1m的輕桿OA的A端有一質(zhì)量為2kg的小球，以O點為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，如圖所示，小球通過最高