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.ppt

章末总结 第2章研究圆周运动 内容索引 知识网络梳理知识构建网络 重点探究启迪思维探究重点 知识网络 匀速圆周运动 描述匀速圆周运动的物理量 动力学规律 向心加速度a 向心力f a和f的大小不变 方向时刻改变 是变速曲线运动 线速度v 角速度 周期t 转速n 关系v r r 2 mr 2 研究圆周运动 研究圆周运动 变速圆周运动 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 离心运动 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 重点探究 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f ma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 一 圆周运动的动力学问题 例1如图1所示 一根长为l 2 5m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m 0 6kg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 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 则 1 此时轻绳上的张力大小等于多少 图1 答案 解析 答案10n 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 即绳子的张力为10n 2 竖直棒转动的角速度为多大 答案 解析 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r bc 则 tcos t mr 2 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 二 圆周运动中的临界问题 3 轻杆类 1 小球能过最高点的临界条件 v 0 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na 0 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nb 0 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 5m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10m s2 则 的最大值是 图5 答案 解析 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 mgcos30 mgsin30 m 2r 例3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r 1 6m 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 不计空气阻力 g取10m 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 三 圆周运动与平抛运动结合的问题 图6 答案3 2m 答案 解析 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 s v0t所以解得s 3 2m 2 小球落到水平轨道上时的速度大小 答案 解析 解析因为 vy gt 8m s 图7 例4如图7所示 一个人用一根长1m 只能承受74n拉力的绳子 拴着一个质量为1kg的小球 在竖直平面内做圆周运动 已知圆心o离地面高h 6m 转动中小球在最低点时绳子恰好断了 取g 10m s2 不计空气阻力 1 绳子断时小球运动的角速度为多大 答案8rad s 解析设绳断时角速度为 由牛顿第二定律得 t mg m 2l 由题意知t 73n 代入数据得 8rad