2027届新高考物理热点精准复习圆周运动的临界问题

2027届新高考物理热点精准复习圆周运动的临界问题索引提升点1提升点3课时跟踪练提升点2课程标准

1.掌握水平面内、竖直面内和斜面上的圆周运动的动力学问题的分析方法。2.会分析水平面内、竖直面内和斜面上圆周运动的临界问题。01提升点1水平面内圆周运动的临界问题

2.与弹力有关的临界极值问题(1)两个接触物体分离的临界条件是物体间的弹力恰好为零。(2)绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力。与摩擦力有关的临界问题(多选)(2026·四川眉山期末)如图所示,两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上,两木块用长为L的细绳连接,木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍,A放在距离转轴L处,整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动,开始时,绳恰好伸直但无弹力,现让该装置从静止开始转动,使角速度缓慢增大,以下说法正确的是(

)

与弹力有关的临界问题(多选)(2026·山东临沂期中)如图所示,长为l的绳子下端连着质量为m的小球,上端悬于天花板上,当把绳子拉直时,绳子与竖直方向的夹角为60°,此时小球静止于固定的光滑水平桌面上。重力加速度为g。当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时,则桌面对小球的支持力FN与小球角速度ω、绳子所受到的弹力FT与小球角速度二次方ω2的函数图像正确的是(

)

·方法总结·物体做圆周运动时,若物体的速度、角速度发生变化,会引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)发生变化,进而出现某些物理量或运动状态的突变,即出现临界状态,分析圆周运动临界问题的方法是让角速度或线速度从零逐渐增大,分析各物理量的变化,找出临界状态。02提升点2竖直面内圆周运动的临界问题

轻绳模型(最高点无支撑)轻杆模型(最高点有支撑)实例球与绳连接、水流星、沿内轨道运动的“过山车”等球与杆连接、球在光滑管道中运动等图示

1.两类模型对比

轻绳模型(最高点无支撑)轻杆模型(最高点有支撑)受力示意图

F弹向下或等于零

F弹向下、等于零或向上力学方程

轻绳模型(最高点无支撑)轻杆模型(最高点有支撑)临界特征讨论分析2.解题技巧(1)物体通过圆周运动最低点、最高点时,利用合力提供向心力列牛顿第二定律方程。(2)物体从某一位置到另一位置的过程中,用动能定理找出两处速度关系。(3)注意:求对轨道的压力时,转换研究对象,先求物体所受支持力,再根据牛顿第三定律求出压力。轻绳模型(多选)(2026·河北保定期末)如图甲所示,圆形轨道固定在竖直平面内,内轨道光滑,有一可视为质点的小球沿光滑内轨道做圆周运动,在轨道最高点装有速率传感器和压力传感器(图中未画出),可测出小球经过最高点时的速率v和压力大小F。用同一小球以不同速率多次重复实验,得到F

与

v2的关系图像如图乙所示。已知图像与横轴交点的坐标为(a,0),重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是(

)

轻杆模型(2026·辽宁模拟)如图所示,有一质量为m的小球在竖直固定的光滑圆形管道内运动,管径略大于小球的直径,小球的直径远小于内侧管壁半径R。A、C为管道的最高点和最低点,B为管道上与圆心等高的点,D为管道上的一点,且D与圆心连线和水平方向的夹角为45°,重力加速度为g,下列说法正确的是(

)

车过圆形桥(2026·山西太原期中)竞技比赛中,汽车驶上半径R=50m的半圆形拱桥,A为圆弧最高点,C为圆弧上的一点,CO连线与竖直方向的夹角θ=30°。汽车可看作质点,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。

03提升点3斜面上圆周运动的临界问题1.题型简述:在斜面上做圆周运动的物体,因所受的控制因素不同,如静摩擦力控制、绳控制、杆控制等,物体的受力情况和所遵循的规律也不相同。2.解题关键——重力的分解和视图物体在斜面上做圆周运动时,设斜面的倾角为θ,重力垂直斜面的分力与物体受到的支持力平衡,解决此类问题时,可以按以下操作,把问题简化。(多选)(2025·云南曲靖阶段练习)如图所示,倾斜圆盘圆心处固定有与盘面垂直的细轴,盘面上沿同一直径放有质量均为m的A、B两物块(可视为质点),两物块分别用两根平行圆盘的不可伸长的轻绳与轴相连,A、B两物块与轴的距离分别为3d和d,两物块与盘面间的动摩擦因数μ相同,盘面与水平面的夹角为θ。当圆盘以角速度ω匀速转动时,物块A、B始终与圆盘保持