2019-2020学年高中物理 第二章 圆周运动 优化总结学案 粤教版必修2

本章优化总结圆周运动的临界问题学生用书p31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”临界问题的分析方法做圆周运动物体的速度或角速度发生变化时，其受力也会发生变化，当力达到转折点时，是圆周运动的临界点，如摩擦力由静摩擦力变为滑动摩擦力、弹力变为零、静摩擦力变为零等(前后方向改变)在这类问题中，要特别注意分析物体做圆周运动的向心力来源，考虑达到临界条件时物体所处的状态，即临界速度、临界角速度，然后分析该状态下物体的受力特点，结合圆周运动知识，列方程求解有一水平放置的圆盘，上面放有一劲度系数为k的轻质弹簧，如图所示，弹簧的一端固定于轴o上，另一端挂一质量为m的物体a，物体与圆盘面间的动摩擦因数为，开始时弹簧未发生形变，长度为r.(1)圆盘的转速n0多大时，物体a开始滑动？(2)分析转速达到2n0时，弹簧的伸长量x是多少？思路点拨 若圆盘转速较小，则静摩擦力提供向心力，当圆盘转速较大时，弹力与摩擦力的合力提供向心力解析(1)a刚开始滑动时，a所受最大静摩擦力提供向心力，则有mgmr又因为02n0由得n0 ，即当n0 时，物体a开始滑动(2)转速增加到2n0时，有mgkxmr，122n0，rrx，整理得x.答案(1) (2)处理临界问题常用的方法(1)极限法：把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象显现，达到尽快求解的目的(2)假设法：有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题 竖直平面内的圆周运动学生用书p32竖直平面内的圆周运动，是典型的变速圆周运动对于物体在竖直平面内的变速圆周运动的问题，中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况轻绳模型如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：(1)临界条件绳子或轨道对小球没有力的作用，则有mgm解得v临.(2)能过最高点的条件v时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力(3)不能过最高点的条件vv临(实际上球还没有到达最高点就脱离了轨道)轻杆模型如图所示，有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：(1)临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能到达最高点的临界速度v临界0.(2)如图甲所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力情况：当v0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力n，其大小等于小球的重力，即nmg.当0v时，杆对小球的支持力的方向竖直向上，大小随速度的增大而减小，其取值范围是：mgn0.当v 时，n0.当v 时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()a一直不做功b一直做正功c始终指向大圆环圆心d始终背离大圆环圆心解析由于大圆环是光滑的，因此小环下滑的过程中，大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直，因此作用力不做功，a项正确，b项错误；小环刚下滑时