高中物理第2章研究圆周运动章末总结课件沪科版必修2

第2章 章末总结 内容索引 知识网络构建 重点知识探究 知识网络构建 圆周 运动 匀速 圆周 运动 描述匀速圆周 运动的物理量 动力学 规律 关系vR a和F的大小不变，方向时刻改变，是变速曲线运动 R2 mR2 圆周 运动 变速圆 周运动 离心运动 特点：v、a、F的大小和方向均时刻改变，是变加速运动 竖直面内圆周运动最高点的临界速度 绳：v临界_ 杆：v临界0 定义：做圆周运动的物体，合力突然消失或不足以提供 圆周运动所需的向心力的情况下，就会做逐渐远 离圆心的运动 应用 防护 重点知识探究 一、圆周运动的动力学问题 1.分析物体的运动情况，明确圆周轨道在怎样的一个平面内，确定圆心 在何处，半径是多大. 2.分析物体的受力情况，弄清向心力的来源，跟运用牛顿第二定律解直 线运动问题一样，解圆周运动问题，也要先选择研究对象，然后进行受 力分析，画出受力示意图. 3.由牛顿第二定律Fma列方程求解相应问题，其中F是指向圆心方向的 合外力(向心力)，a是向心加速度，即 或2r或用周期T来表示的形式. 例1 如图1所示，一根长为L2.5 m的轻绳两端分别固 定在一根竖直棒上的A、B两点，一个质量为m0.6 kg 的光滑小圆环C套在绳子上，当竖直棒以一定的角速度 转动时，圆环C在以B为圆心的水平面上做匀速圆周运 动(37，g10 m/s2)，则： (1)此时轻绳上的张力大小等于多少？ 解析 对圆环受力分析如图 圆环在竖直方向所受合外力为零，得：Fsin mg， 图1 答案 10 N 答案解析 (2)竖直棒转动的角速度为多大？ 解析 圆环C在水平面内做匀速圆周运动，由于圆环光滑，所以圆环两 端绳的拉力大小相等. BC段绳水平时，圆环C做圆周运动的半径rBC， 答案解析 则：Fcos Fmr2， 二、圆周运动中的临界问题 1.临界状态：当物体从某种特性变化为另一种特性时发生质的飞跃的转 折状态，通常叫做临界状态，出现临界状态时，既可理解为“恰好出现 ”，也可理解为“恰好不出现”. 2.轻绳类：轻绳拴球在竖直面内做圆周运动，过最高点时，临界速度为v ，此时F绳0. 3.轻杆类： (1)小球能过最高点的临界条件：v0； 图2 图3 例2 如图4所示，AB为半径为R的光滑金属导轨(导轨厚度不计)，a、b为 分别沿导轨上、下两表面做圆周运动的小球(可看做质点)，要使小球不 脱离导轨，则a、b在导轨最高点的速度va、vb应满足什么条件？ 图4 答案解析 解析 对a球在最高点，由牛顿第二定律得： 要使a球不脱离轨道， 则Na0 对b球在最高点，由牛顿第二定律得： 要使b球不脱离轨道， 则Nb0 针对训练 如图5所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以 恒定角速度转动，盘面上离转轴距离2.5 m处有一小物体与圆盘始终保 持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为 (设最大静摩擦力等于滑动 摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30，g取10 m/s2，则的最大值是 A. rad/s B. rad/s C.1.0 rad/s D.0.5 rad/s 答案解析 图5 解析 当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大 时，角速度最大， 由牛顿第二定律得：mgcos 30mgsin 30m2r 三、圆周运动与平抛运动结合的问题 如图6所示，一水平轨道与一竖直半圆轨道相接，半圆 轨道半径为R1.6 m，小球沿水平轨道进入半圆轨道， 恰能从半圆轨道顶端水平射出.求：(g取10 m/s2) (1)小球射出后在水平轨道上的落点与出射点的水平距离 ； 答案 3.2 m 答案解析 图6 解析 因为小球恰能从半圆轨道顶端水平射出， 水平射出后小球做平抛运动，则有： 水平方向：sv0t 所以解得s3.2 m (2)小球落到水平轨道上时的速度大小. 解析 因为：vygt8 m/s 答案解析 例4 如图7所示，一个人用一根长1 m、只能承受74 N拉力的绳子，拴着 一个质量为1 kg的小球，在竖直平面内做圆周运动，已知圆心O离地面高 h6 m.转动中小球在最低点时绳子恰好断了.(取g10 m/s2) (1)绳子断时小球运动的角速度为多大？ 答案 8 rad/s 答案解析 图7 解析 设绳断时角速度为，由牛顿第二定律得， Tmgm2L 代入数据得8 rad/s. (2)绳断后，小