物理公开课竖直面圆周运动

1、,竖直面圆周运动,问题二：过山车在竖直向下的重力作用下， 为什么没掉下来呢？,问题一：过山车完成圆周运动的条件是什么？,过山车在圆周运动时最难通过哪一点呢？,圆轨道最高点,过山车在最高点受到：重力G和轨道的弹力N,在重力G和轨道的弹力N作用下过山车为什么没有掉下来呢？,重力G和轨道的弹力N 合力的效果是提供过山车做圆周运动的向心力，而不再是下落的效果 （ G+N=F向 ）,在最高点: N+ mg = m,解得: N = m - mg,依据此公式，你能找出N与v存在哪些关系？,1) 轨道对车的支持力随速度的增大而增大； 2）当v= 时，N=0，车恰能到达最高点; 3) 当v 时，N0，车能够到达

2、最高点; 4) 当v 时， 车不能到达最高点,过山车能完成竖直面圆周运动 的条件：,在最高点时 ， 通过最高点的最小速度 叫做临 界速度。,过山车的圆周运动属于内轨道的竖直圆周运动，由于竖直圆周运动比较复杂，高考只考物体在最高点和最低点的运动和受力情况，而最高点的情况属于难点。 常见的题型中，除了内轨道的，还有轻绳的，轻杆的，细管的，外轨道的。下面我们将着重分析这些类型中，物体通过最高点的最小速度（临界速度）是多少。,轻绳,已知小球系在轻绳的一端，在竖直面内做圆周运动， 要使小球能顺利完成该圆周运动则需满足什么条件？,小球完成竖直面圆周运动的条件：,在最高点时，,关注最高点,在轻杆和细管模型中

3、小球完成圆周运动的条件还是,在最高点时， 吗？,不是！ 临界速度应该V=0 ！ 最高点有支撑！,质量为m的小球,套在长为L轻杆上在竖直平面内转动, 在最高点, 试讨论小球的速度: 在什么范围内,杆对小球有向上的支持力? 在什么范围内,杆对小球有向下的拉力? 速度为何值时,杆对小球无作用力?,质量为m的光滑小球,在半径为R的圆管内滚动, 小球直径小于圆管的直径，请讨论： 小球的速度为何值时,轨道与小球间无相互作用力? 在什么范围内,轨道内侧对小球有向上的支持力? 在什么范围内,轨道外侧对小球有向下的压力?,总结（杆和细管）： 1、小球过最高点的临界条件：v。= 0 2、小球过最高点时杆或管对小球

4、产生弹力的情况： 当v = 0时，F=mg (F为支持力，方向向上) 当0 时，mg +F=m (F为拉力或压力，方向 向下),归纳 对于竖直面做圆周运动的物体能通过最高点的临界速度：,内轨道和轻绳类属于同一种，物体在最高点均是无支撑的，临界速度都是V= ,且F=0，重力完全提供向心力 轻杆和细管类也属于同一种，物体在最高点均是有支撑的，临界速度都是V= 0 ,且 mg=F,如图所示，物体均在竖直面内做圆周运动. （1）若R、g为已知条件，则球刚好通过最高点的临界速度V0分别是多少？ 球在最高点，杆、绳或轨道对球作用力刚好为零时，球的临界速度 分别是多少？,（2）在轻杆与管道的图中，小球的质量m=3 kg，半径R=0.5 m，g=10 m/s2，管道光滑，求下列情况下，小球受到（杆或管道）的力F的大小和方向.,实例分析,假如你是司机，开车遇到这两种路面，你应该怎么开？加速？减速？,（1）凹形路面,m,容易爆胎！