高中物理 第5章圆周运动中的临界问题习题课同步课件 新人教版必修2.ppt

习题课圆周运动中的临界问题 1 能够区分绳杆模型在圆周运动中的不同应用 2 掌握解决圆周运动中临界问题的思路 一 圆周运动中的静摩擦力如图所示 转台上放一质量为m的物块 物块距转轴o的距离为r 物块随转台一起转动 2 若物块与转台相对静止做非匀变速运动物块所受静摩擦力除了提供所需向心力 必须沿切线方向有力的作用 改变物块速度大小 因此静摩擦力一分力指向圆心 沿切线方向分力不为0 两分力合力为静摩擦力 所以静摩擦力方向一定不指向圆心 若转台加速转动 摩擦力方向如图甲所示 若转台减速转动 摩擦力方向如图乙所示 2 轻杆模型如图所示 在细轻杆上固定的小球或在管形轨道内运动的小球 由于杆和管能对小球产生向上的支持力 所以小球能在竖直平面内做圆周运动的条件是在最高点的速度大于或等于零 小球的受力情况为 如图所示 细绳一端系着质量m 0 6kg的物体a静止在水平转台上 另一端通过轻质小滑轮o吊着质量m 0 3kg的物体b a与滑轮o的距离为0 2m 且与水平面的最大静摩擦力为2n 为使b保持静止状态 水平转台做圆周运动的角速度 应在什么范围内 g取10m s2 解析 b保持静止状态时 a做圆周运动的半径r不变 根据f向 mr 2可知 向心力发生变化时角速度将随之改变 a的向心力由细绳拉力mg和静摩擦力提供 由最大静摩擦力及拉力的方向分析水平转台角速度的取值范围 当 最小时 a受的最大静摩擦力f的方向与拉力方向相反 答案 2 89rad s 6 45rad s 题后总结 1 物体所受静摩擦力的大小和方向随圆盘转速的变化而变化 2 物体所受静摩擦力达到了最大静摩擦力 此时对应的角速度也达到了临界值 针对训练 1 在水平圆盘上分别放甲 乙 丙三个质量分别为m 2m 3m的物体 其轨道半径分别为r 2r 3r 如图所示 三个物体的最大静摩擦力皆为所受重力的k倍 当圆盘转动的角速度由小缓慢增大 相对圆盘首先滑动的是 a 甲物体b 乙物体c 丙物体d 三个物体同时滑动 答案 c 一细绳与水桶相连 水桶中装有水 水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动 如图所示 水的质量m 0 5kg 水的重心到转轴的距离l 60cm g取9 8m s2 1 若在最高点水不流出来 求桶的最小速率 2 若在最高点时水桶的速率v 3m s 求水对桶底的压力 答案 1 2 42m s 2 2 6n方向竖直向上 针对训练 2 质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动 如图所示 经过最高点而不脱离轨道的速度临界值是v 当小球以2v的速度经过最高点时 对轨道的压力值是 a 0b mgc 3mgd 5mg 答案 c 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在竖直平面内绕o点做匀速圆周运动 如图所示 在a通过最高点时 求下列两种情况下a对杆的作用力 1 a的速率为1m s 2 a的速率为4m s g取10m s2 答案 1 16n 2 44n 答案 b 误区 不能正确理解 杆模型 特点导致错误 典型例题 如图所示 一质量不计的细杆一端固定一个小球 另一端可绕o点在竖直面内做匀速圆周运动 若