高中物理第二章匀速圆周运动本章总结课件教科版必修2.ppt

1、本章总结,专题整合,知能导图,高考前线,知能导图 单元回眸构建体系,专题整合 归类解析提炼方法,专题一竖直平面内的圆周运动问题,竖直平面内的圆周运动,往往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问题,中学阶段只分析通过最高点和最低点的情况. 在解答竖直面内的圆周运动问题时,对球在最高点的临界情况,要注意两类模型的区别:绳和杆,绳只能提供拉力,而杆既能提供拉力又能提供支持力.,【典例1】 长度为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动,A端连着一个质量m=2 kg的小球.求在下述的两种情况下,通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向.(g取10 m/s2) (1)杆做匀速

2、圆周运动的转速为2.0 r/s; 思路点拨 (1)无法确定杆对小球作用力方向时,可应用假设法来分析,先假设杆对小球作用力的方向,若计算结果为正值,则杆对小球的作用力方向就是假设的方向;若计算结果为负值,则杆对小球的作用力方向与假设的方向相反. 解析:假设杆对小球作用力的方向向下,则小球在最高点的受力如图所示. (1)杆的转速为2.0 r/s时,=2n=4 rad/s 由牛顿第二定律得F+mg=m2L 故小球所受杆的作用力 F=m2L-mg=2(4220.5-10) N138 N 即杆对小球提供了138 N的拉力 由牛顿第三定律知,小球对杆的拉力大小为138 N,方向竖直向上. 答案:(1)13

3、8 N,方向竖直向上,(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s. 思路点拨 (2)杆对小球的作用力与小球对杆的作用力的大小相等,方向相反. 解析：(2)杆的转速为0.5 r/s时,=2n= rad/s 同理可得小球所受杆的作用力 F=m2L-mg=2(20.5-10) N-10 N. 力F为负值表示它的方向与受力分析中所假设的方向相反,由牛顿第三定律知,小球对杆的压力大小为10 N,方向竖直向下. 答案：(2)10 N,方向竖直向下,(教师备用) 例1-1:(多选)如图所示,长为l的轻杆,一端固定一个小球,另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直面内做圆周运动,关于最高点的速度v,下列说法

4、正确的有( ) A.v的极小值为 B.v由零逐渐增大,向心力也增大 C.当v由 逐渐增大时,杆对小球的弹力逐渐增大 D.当v由 逐渐减小时,杆对小球的弹力逐渐增大,BCD,拓展变式1-1 (多选)用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是( ) A.小球在圆周运动的最高点时绳子的拉力可能为零 B.小球在圆周运动的最高点时速度一定是 C.小球在圆周运动的最低点时绳子的拉力一定大于重力 D.小球在圆周运动的最高点时所受向心力一定是重力,解析:小球在圆周运动的最高点时可能拉力刚好为零,重力充当向心力,A对,D错;只有在最高点拉力为零时速度才为 ,B错;在最低点时拉力与

5、重力的合力作向心力,C对.,AC,专题二圆周运动与平抛运动的综合问题 【典例2】 如图所示,竖直平面内的 圆弧形不光滑管道半径R=0.8 m,A端与圆心O等高,AD为水平面,B点为管道的最高点且在O的正上方.一个小球质量m=0.5 kg,在A点正上方高h=2.0 m处的P点由静止释放,自由下落至A点进入管道并通过B点,过B点时小球的速度vB为4 m/s,小球最后落到AD面上的C点处.不计空气阻力,g取10 m/s2.求:,(1)小球过A点时的速度vA的大小; (2)小球过B点时对管壁的压力; (3)落点C到A点的距离. 思维导图,(教师备用) 例2-1:如图所示,一个人用一根长1 m、只能承受

6、74 N拉力的绳子,拴着一个质量为1 kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面的高度为h=6 m.转动中小球在最低点时绳子恰好断了.(g取10 m/s2) (1)绳子断时小球运动的角速度为多大?,答案:(1)8 rad/s,(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离是多少?,答案:(2)8 m,拓展变式2-1 如图所示,在光滑水平面上一小球以某一速度运动到A点时遇到一段半径为R的 圆弧曲面AB后,落到水平地面的C点,已知小球没有跟圆弧曲面的任何点接触,则B,C的最小距离为( ),D,高考前线 真题体验小试身手,1.(2015全国卷,22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过

7、凹形桥最低点时的速度的实验.所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20 m).,完成下列填空: (1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00 kg; (2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为kg; (3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧.此过程中托盘秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:,(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为N;小车通过最低点时的速度大小为 m/s.(重力加速度大小取9.80 m/s2,计算结

8、果保留2位有效数字),解析:(2)托盘秤的最小刻度为0.1 kg,读数要估读到0.01 kg,示数为1.40 kg. (4)小车经过凹形桥最低点时对桥的压力FN= g-M桥g=(1.81-1.00)9.80 N 7.9 N,小车通过最低点时受到的支持力FN=FN=7.9 N,小车质量m车=1.40kg -1.00 kg=0.40 kg,由FN-m车g=m车,解得v1.4 m/s. 答案:(2)1.40(4)7.91.4,2.(2014安徽卷,19)如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动,盘面上离转轴距离2.5 m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止.物体与盘面间的动摩

9、擦因数为 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30,g取10 m/s2.则的最大值是( ),C,解析:小物体运动到最低点时最容易与匀质圆盘发生相对运动,在最低点当最大时,小物体与匀质圆盘存在最大静摩擦力,由牛顿第二定律可知, (cos -sin )mg=m2r,解得= =1.0 rad/s,故选项C正确.,3.(2016浙江卷,20)(多选)如图所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R=90 m的大圆弧和r=40 m的小圆弧,直道与弯道相切.大、小圆弧圆心O,O距离L=100 m.赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍,假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动