2019-2020学年新教材高中物理 第六章 圆周运动 拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型课件 新人教版必修第二册_第1页
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拓展课竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型,拓展点一竖直面内圆周运动的轻绳模型,1.模型概述无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的“过山车”等)的竖直面内的圆周运动，称为“轻绳模型”。,2.模型特点,试题案例例1一细绳与水桶相连，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m0.5kg，水的重心到转轴的距离l50cm。(g取10m/s2),最高点水不流出来,解析分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运动定律建立方程求解。,(1)若在，求桶的最小速率；(2)若在最高点水桶的速率v3m/s，求水对桶底的压力大小。,(1)以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速率最小。,由牛顿第三定律，水对桶底的压力大小为fn4n。答案(1)2.24m/s(2)4n,针对训练1如图所示，某公园里的过山车驶过轨道的最高点时，乘客在座椅里面头朝下，身体颠倒，若轨道半径为r，要使体重为mg的乘客经过轨道最高点时对座椅的压力等于自身的重力，则过山车在最高点时的速度大小为(),答案c,拓展点二竖直面内圆周运动的轻杆模型,1.模型概述有支撑物(如球与杆连接，小球在弯管内运动等)的竖直面内的圆周运动，称为“轻杆模型”。2.模型特点,试题案例例2如图所示，长为l0.5m的运动，a端连着一个质量为m2kg的小球，g取10m/s2。,轻杆模型,轻杆oa绕o点在竖直面内做匀速圆周,(1)如果在最低点时小球的速度为3m/s，杆对小球的拉力为多大？(2)如果在最高点杆对小球的支持力为4n，杆旋转的角速度为多大？,(2)小球在最高点受力如图乙所示，则mgfn2m2l，解得4rad/s。答案(1)56n(2)4rad/s,方法总结解答竖直面内圆周运动问题的基本思路首先要分清是绳模型还是杆模型，其次明确两种模型到达最高点的临界条件。另外，对于杆约束物体运动到最高点时的弹力方向可先假设，然后根据计算结果的正负确定实际方向。,针对训练2如图所示，质量为2m，且内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置，质量为m的小球，在管内滚动，当小球运动到最高点时，导管刚好要离开地面，此时小球的速度多大？(轨道半径为r，重力加速度为g),解析小球运动到最高点时，导管刚好要离开地面，
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