拓展资料2：竖直平面圆周运动的应用（高中物理教学课件）完整版6

拓展资料2：竖直平面圆周运动的应用图片区模拟过山车一.绳模型&外轨的约束一.绳模型&外轨的约束例1.绳系着装有水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m=0.5kg,绳长L=60cm,求:(g=10m/s2)

(1)在最高点水不流出的最小速率？

(2)水在最高点速率v=3m/s时，水对桶底的压力？一.绳模型&外轨的约束例2.杂技演员表演“水流星”，在长为1.6m的细绳的一端，系一个与水的总质量为m＝0.5kg的大小不计的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点时的速率为4m/s，则下列说法正确的是(g取10m/s2)()A.“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出B.“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零C.“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用D.“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5NB一.绳模型&外轨的约束趣味水流星节目一.绳模型&外轨的约束例3.(多选)如图所示，一个小球沿竖直固定的光滑圆形轨道的内侧做圆周运动，圆形轨道的半径为R，小球可看作质点，则关于小球的运动情况，下列说法正确的是（

）A.小球的线速度方向时刻在变化，但总在圆周切线方向上B.小球通过最高点的速度可以等于0C.小球线速度的大小可以小于

D.小球线速度的大小总大于或等于

AD一.绳模型&外轨的约束例4.

如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动.圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环最高点时刚好不掉下来，则其通过最高点时下列表述错误的是：()A.小球对圆环的压力大小等于mgB.重力mg充当小球做圆周运动所需的向心力C.小球的线速度大小等于D.小球的向心加速度大小等于gA一.绳模型&外轨的约束摩托车表演二.杆模型&内、外轨的约束二.杆模型&内、外轨的约束例5.一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是：（）A.小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零B.小球过最高点的最小速度是C.小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大D.小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小A二.杆模型&内、外轨的约束例6.如图，长为0.5m的轻杆OA绕O点在竖直面内做圆周运动，A端连着一个质量m＝2kg的小球(半径不计).求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向(g取10m/s2，取π2＝10)：(1)杆做匀速圆周运动的转速为2r/s；(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5r/s.答案：(1)140N，向上(2)10N，向下二.杆模型&内、外轨的约束例7.如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球球半径为r，则下列说法中正确的是（）A.小球通过最高点时的最小速度B.小球通过最高点时的最小速度C.小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力D.小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力BC二.杆模型&内、外轨的约束例8.如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，管道半径为R=1m，小球质量m=1kg，可看成质点,当小球到达最高点时速度为v(g取10m/s2)求：(1)当v1=2m/s时，哪个轨道与小球之间有力的作用，其大小是多少？(2)当v2=4m/s时，哪个轨道与小球之间有力的作用，其大小是多少？答案：(1)6N向上，(2)6N向下二.杆模型&内、外轨的约束三.汽车过桥&内轨或者外轨的约束例9.如图，小球质量为m，圆柱体半径为R，小球运动到半圆柱体正上方时速度为v，求：

（1）若，球对圆柱体压力是多少？

（2）若，球运动到何处？三.汽车过桥&内轨或者外轨的约束例10.如图，小球运动至A处时对地面压力为重力的一半，则小球以同样的速率运动至B处时对地面的压力为重力的多少倍？（已知RA=RB）拓展、如图，一汽车在凹凸不平的路面上以恒定的速率行驶时，在经过A、B、C、D四处是哪儿最容易爆胎？答：1.5倍答：D处例11.如图，支架质量为M，转轴O处用长为l的细绳悬挂一质量为m的小球，则：

（1）把细线拉至水平位置释放小球，小球运动到最低点时速度为地面对支架的支持力为多大？

（2）若小球摆到最高点时支架对地面恰好无压力，则小球在最高点的速度为多大？答：（1）Mg+3mg；(2)例12.如图所示，一个质量为m的小球(可视为质点)以某一初速度从A点水平抛出,恰好从圆管BCD的B点沿切线方向进入圆弧,经BCD从圆管的最高点D射出,恰好又落到B点.已知圆弧的半径为R且A