湖南省茶陵县第三中学高中物理必修二：5.4竖直面内的圆周运动导学案（无答案）.doc

竖直面内的圆周运动学习目标1. 能够确定物体做圆周运动的向心力的来源；2. 掌握竖直平面内圆周运动的两种基本模型：轻绳模型和轻杆模型；3. 能够准确分析两种模型最高点和最低点两种情况及其最高点的临界问题。课前检测1. 向心加速度的公式：a=_=_=_2. 向心力的公式：F=_=_=_=_3. 练习：质量为20kg的小孩坐在秋千板上，小孩离绳子的横梁2.5m，在最低点时，小孩的速度为5m/s，求秋千板对小孩的支持力。新课教学1. 轻绳模型（无支撑物）长为L的细绳拴着质量为m 的小球在竖直平面内做圆周运动。 （1）当小球在最低点A 的速度为v1时，绳的拉力为多大？（2）当小球在最高点B 的速度为v2 时，绳的拉力为多大？思考：1.当绳子拉力为0时，小球在最高点的速度v0为多大？若在最高点的速度小于v0将发生怎样的现象？ 2.小球恰好能过最高点的临界速度是什么？实例：水流星在“水流星”表演中，杯子在竖直平面做圆周运动，在最高点时，杯口朝下，但杯中水却不会流下来，为什么？练习：1杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m0.5 kg，绳长l=60 cm，求：（1）最高点水不流出的最小速率.（2）水在最高点速率v3 m/s时，水对桶底的压力2.轻杆模型（有支撑物）如图所示，质量m=1kg的小球固定在长为0.4m的轻杆的一端，杆可绕点的水平轴在竖直平面内转动，g=10m/s2，求：（1）最低点： 若小球通过最低点的速度为4m/s，则杆对小球的作用力为多大？ （2）最高点： 当小球在最高点的速度为多大时，杆对小球的作用力为零？ 当小球在最高点的速度分别为3m/s和1m/s时，杆对小球的作用力的大小和方向？ 小球通过最高点的速度能为0吗？ 思考：1.小球恰好能通过最高点的速度是多少？ 2.在最高点时，杆何时表现为拉力，何时表现为支持力？ 总结：竖直面内的圆周运动轻绳模型轻杆模型常见类型轻绳模型轻杆模型过最高点的临界条件讨论分析巩固练习1.如图所示，一质量为0.5kg的小球，用0.4m长的细线拴住在竖直面内作圆周运动，求：（1）当小球在圆上最高点速度为4m/s时，细线的拉力是多少？（2）当小球在圆下最低点速度为10m/s时，细线的拉力是多少？（g=10m/s2）2.如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴O转动。让小球在竖直平面内绕轴O做半径为l 的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为v。下列说法中正确的是( )Av不能小于Bv=时，小球与细杆之间无弹力作用Cv大于时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大Dv小于时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大课下作业1如图所示，一个人用一根长为1m，只能承受74N拉力的绳子，栓着一个质量为1kg的小球，在竖直面内做圆周运动，已知圆心O离地面高度h=0.8m。转动中小球在最低点时绳子恰好断了，（g=10m/s2）（1） 绳子断时小球运动的速度为多大？（2） 绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离是多少？h=0.8moALv12.如图，质量为m的小球在光滑的半径为R的半圆型轨道运动，在最高点时，轨道对球的压力大小等于3倍球重。 求：（1）球通过轨道顶端时的向心力大小 （2）球通过轨道顶端时的速度大小OVR3.长L=0.5m的轻杆，其一端连接着一个零件A,A的质量m=2kg。现让A在竖直面内