高考物理一轮总复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第4节（课时3）平抛运动、圆周运动的临界问题：竖直平面内圆周运动的“轻绳、轻杆”模型课件 鲁科版.ppt

物理建模 竖直平面内圆周运动的 轻绳 轻杆 模型 1 模型特点 2 典例剖析 3 规律方法 4 跟踪训练 5 真题演练 第四章曲线运动万有引力与航天 一 模型特点 1 模型特点 模型特点在竖直平面内做圆周运动的物体 按运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类 一是无支撑 如球与绳连接 沿内轨道的 过山车 等 称为 绳 环 约束模型 二是有支撑 如球与杆连接 在弯管内的运动等 称为 杆 管道 约束模型 临界问题分析物体在竖直平面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动 该类运动常有临界问题 并伴有 最大 最小 刚好 等词语 现就两种模型分析比较如下 小球恰能做圆周运动 v临 0 易错易混 二 典例剖析 2 典例剖析 解析 显隐 备选 如图示 2012年8月7日伦敦奥运会体操男子单杆决赛 荷兰选手宗德兰德荣获冠军 若他的质量为60kg 做 双臂大回环 用双手抓住单杠 伸展身体 以单杠为轴做圆周运动 此过程中 运动员到达最低点时手臂受的总拉力至少约为 忽略空气阻力 g 10m s2 a 600nb 2400nc 3000nd 3600n 审题设疑 1 此运动员的运动属于什么类型圆周运动 2 运动员的运动过程遵从什么物理规律 3 如何选择状态及过程列方程解答问题 竖直面内圆周运动的杆模型 牛顿第二定律和机械能守恒定律 关键点 运动员以单杠为轴做圆周运动 自己试一试 属于竖直面内圆周运动的杆模型 牛顿第二定律和机械能守恒定律 转解析 转原题 三 规律方法 3 规律方法 1 定模型 判断 轻绳模型或者轻杆模型 2 确定临界点 轻绳模型 能否通过最高点的临界点轻杆模型 fn表现为支持力还是拉力的临界点 3 研究状态 通常只涉及 最高点和最低点的运动情况 4 受力分析 在最高点或最低点进行受力分析 由牛顿第二定律列方程 f合 f向 5 过程分析 应用动能定理或机械能守恒定律将初 末两个状态联系起来列方程 变式训练3 在稳定轨道上的空间站中 物体处于完全失重状态 空间站中有如图示的装置 半径分别为r和r r r 的甲 乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上 轨道之间有一条水平轨道cd相通 宇航员让一小球以一定的速度先滑上甲轨道 通过粗糙的cd段 又滑上乙轨道 最后离开两圆轨道 那么下列说法中正确的是 a 小球在cd间由于摩擦力而做减速运动b 小球经过甲轨道最高点时比经过乙轨道最高点时速度大c 如果减小小球的初速度 小球有可能不能到达乙轨道的最高点d 小球经过甲轨道最高点时对轨道的压力大于经过乙轨道最高点时对轨道的压力 审题导析1 小球处于完全失重状态 2 注意小球在整体运动过程中遵从哪些物理规律 四 跟踪训练 4 跟踪训练 解析 显隐 此条件隐含了什么物理特征 训练2 多选 如图所示 m为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块 abcd为半径是r的光滑圆弧形轨道 a为轨道的最高点 de面水平且有一定长度 今将质量为m的小球在d点的正上方高为h处由静止释放 让其自由下落到d处切入轨道内运动 不计空气阻力 则 a 只要h大于r 释放后小球就能通过a点b 只要改变h的大小 就能使小球通过a点后 既可能落回轨道内 又可能落到de面上c 无论怎样改变h的大小 都不可能使小球通过a点后落回轨道内d 调节h的大小 可以使小球飞出de面之外 即e的右侧