专题复习：竖直面内的圆周运动

1、专题复习：竖直面内的圆周运动高中物理课堂教学教案教学年级：高三年破3、6班. 牧学时间：2014年10月27日.第 节.课专题:竖直面内的圆周运动题薮多媒体课件巩固案课时习资课复习 型课金榜新学案高三麦国莫习授课我师：季绍顼1. 了解竖直平面内的圆周运动的特点。教学2.知道轻杆、轻绳、管道内的小球做圆周运动的临界目标条件。3.掌握竖直面内的圆周运动的处理方法。1.绳、杆两类模型中经过最高点时的受力特点分析。教学重点2.学会应用牛顿定律和动能定理解决竖直面内的I/RJ运动问题。教学 难点用牛顿定律和动能定理解决竖直面内的圆周运动问题教法与学法简述 教师引导，学生积极参与，互动教学二次各课设计高中

2、物理课堂教学教案【知识回顾】竖Jt面内做圆周运动的临界问题由于物体在竖直面内做圆周运动的依托物高中物理课堂於（绳、轻杆、轨道、管道）不同,所以物体在通 过最高点时临界条件不同。根据牛顿第三定律，球对轨道的压力为6mg；【支式1】如图，一质量为机的小球，放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内做周运动.试分析（1）若小球恰好能通过最高点，则小球在最高 点和最低点的速度；小球的受力情况（2）若小球在最低点受到管道的力为6fng,则小球在最高点的速度及受（iO到管道的力是多少？解析：（1）小球在最高点时：%=0；受重力和 支持力；从最高点到最低点的过程中，运用动能定1.绳或3要使小球 运动，则机

3、足:2,杆或£（1）要侵 最高点时的1（2）要慢 用力为零，J应满足例题】半窄理,1 , mg-2R = mr -0解便/（2）小球在轨道最够角时从最低点到最高点的过程审7国甥能'凫理得（解得眄受到管道的力为零直放置，一质轨道内做I道最低点处， 解析：小球: 从最高点到看mg 2i小球通过 解得高三麦国莫习授课我师：手变式2如图，一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上点的受力情况和通过最高点的速度条件小球在轨道最低点的速度和受力情况高中物理课堂教学教案【方法总结】 求解竖Jt平西内的圆周运动问 题：“两点一过程”是斛决此类问题的基本思路。1 .对Ji

4、t高点和最诋点进行受力分析，寻找向心 力的来源，根据牛顿第二定律列方程；2 . 即在研究的某个过程中运用能立观点 （动 能定理、机械能守恒定律）列方程求解。的质量为机的小环（可视为质点），从大圆环 的最高处由静止滑下，重力加速度为g。当小 圆环滑到大圆环的最低点时，求大圆环对轻杆 拉力的大小.解析:Fn _ mg = rn 小环在呆低点时，根据年横第二定律从录高点到录低点的过程中，由动 能定理得mg-2R = mv解得不暗对大环分杆夕追*=5叫+Mg高三麦国莫习授课我师：季绍顼高中物理课堂教学教案【课处练习】1 . 一质量为机的小球恰好能在光滑的圆形轨 道内侧做圆周运动，对于半径不同的圆形轨

5、道，小球通过轨道最高点时都恰好7吩 与轨道间没有相互作用力.则随着半径R的增大，则小球通过最低点时对轨道的压力如何变化解析：对于半隹不同的园形轨道，小球通过录 高点时都有：R从最高点到最低点的过程中，由动能定理 如：mg2R = mv2-mvv2Fn -in8 = 最诋点时：R解博ag故小球通过最低点时对轨Mt的压力没有支化。2 .长L=0.5/n的轻杆，其一端连接着一个零件A, 4的质量m=2烟.现给A以某 心 一速度，让其在竖直平面内绕。点.做圆周运动，如图所不： . (1)若小球恰能做完整的圆周运动,说出小 球最高点的速率.也可傀用 机械能守通常情况 下，由于弹 力不做功， 只有重力 (

6、或其它力)对物体 做功，因高三麦国莫习授课我师：季绍顼（2）若当A在最高点的速度为4m/s时，零件此，运用能A对杆的作用力.解二（1）小球在最高点的最小速率为零.（2）设轻杆的作用力为0时的速率为气.，玲Jng=m_1得：vO=J=aITI/sv=4n/s >J?m/s j则球受杆的拉力，根据牛顿第二定律：F+mg=皿一L代入数据得：F=44N，方向向下，根据牛顿第三定律，则零件对杆的作用力大小为44N，方向向上；另斛：规定竖直白下为正方向，杆对A的作用 力为F,则2,尸v"F + mg = m F = in nigCU若速度为lm/s,则尸=i6N,即杆对A的 作用力为支持力

7、，方向受直向上；（2）若速度为4m« 则44N 即杆对A的作用力为拉力，方向竖直向下;量观点（动能定理、机械能守恒定律）和牛 顿运动定 律相结合是解决此 类问题的 有效方法.3 .如图，两个3/4竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上，半径K 相同，左侧轨道由金 属凹槽制成，右侧轨 道由金属圆管制成，且均可视为光滑.在两轨 道右侧的正上方分别将金属小球4和b由静 止释放，若两小球均能到达轨道的最高点,则 小球释放点距离地面的高度hA和hB至少为多 少.斛析：对于A球，在轨道的录高点:Vmg = mR从A点到轨道的最高点，由动能定理知：mgh =mv2 -0解得 h = 0.5/?即 hA

8、= 2,5R对于B球，左轨道的录高点：i=0 故%=2尺【巩固训练】1.如图所示，一质量为05kg的小球，用0.4m长的细线拴住，在竖直面内做圆周运动，求:(1)当小球在圆上最高点速度为4m/s,细线的拉力Q是多少;(2)当小球在圆上最低点速度为4m/s,细线的拉力B是多少；(g=10m/s2)斛析：CU当小球在圆上最高点时，由受力分析可得:Fi +mg =m斛得月=15N(2)当小球在81上录低点时，由受力分析可得:F2 - ing = in 寿* 4* F2 = 45 N拓展：从录低点到录高点的过程中，由动能走理得：c 121_ mg - 2r = mv - - mv2斛得u = 0 &l

9、t; ygr = 21nls所以不能到达京高点o31导学生 分析：当2在最宵 点的速度 为lm/s时, 骞件A对杆 的作用 力.(让学 生知道杆 对小球的 作用力可2.如图，光滑圆管形轨道4万部分平直，BC部分是处于竖直平面内半径为A的半圆,管截面半径r很,有一质量机，半径比r略能是拉力、也可他是支持力)小的光滑小球以水平初速如射入圆管，则：(1) 若要小球能从。端出来,(2)在小球从C端出来初速见多大?的瞬间，对管壁压力有哪几种典型情况，初速 ，。各应满足什么条件？解析：ru当小球裕好能从c瑞出来时,vc = 03.一根轻绳一端系一小球，另一端固定在。对于B球，可引导学生分析：若要使小球B点

10、，在。点有一个能测量绳的拉力大小的力传感器，让小球绕。点在竖直平面内做圆J运动，由传感器测出拉力方随时间变化图象如图所示，已知小球在最低点4的速度vA-6m/s,轻绳的长度L=0.5/n, g=10m/s2.贝！| 有()A.小球做圆周运动，/F的周期T=lsB.小球做圆周运动飞出后刚好落到轨道的右端， 则释放的高友为多高中物理课堂教学教案由动能定理得:=斛得：% =所以要使小球能从C谛出来，加速度之师(2)左小球队C端出来的瞬间，对管壁压力有三种典型情况：当管壁对小球无作用力时，即N=0,则一mg = =-， = K由动能定理得： mg 2R = -mvQ mv乙乙解得：=商各管壁对球的作用

11、力方白向下时，球对管壁的压力方向由上，此时%腐当管壁对球的作用力方向向上时，球对管壁的压力方由向下，此时2网/、顺高中物理课堂教学教案的周期T=2sC.小球的质量/篦=1处D.小球在最高点的速度U5=4m/s解析：在最低点时，拉力录大，F - mg = m A解得= 1kg在最高点时，能子提供拉力，/+叫=号K努得：vB =4m/ sANS： BCD4.如图，杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯4经过最高点时，里面的水也不会流出来，若杯和水的总质量为0.4/，用2机长的细绳拴住在竖直平面内做圆周运动，求:拓展：通过计算判断第二种情况下小球能否过最高点?(1)当杯子

12、在圆周最高点速度为5m/s时，细绳的拉力是多少?(2)若绳子能承受的最大拉力为44N,则小球运动到最低点时速度最大是多少？解折：CU根据牛顿第二定律：高三麦国莫习授课我师：季绍顼高中物理课堂教学教案解得：T = 5N(2)若的子能承受的索大拉力为44N,左景 低点时:匚V；F _ mg =?宣解得* V2 = 1。55.如图，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘 圆轨道，轨道平面与电场方向平行。、)为点时对轨道压力的大小分别为M和不计 重力，求电场强度的大小片、质点经过。点和 b点时的动能。解析：质点所笑处场力的大小为设质点质量为根，经过热和b点时的速度大 小分别为脸和,心中顿“二定律有： 设质点经过点和点时的动能分别为Eka 和师* “刎 从万点到。点的过程中，由动能定理得高三麦国莫习授课我师：季绍顼解得:4 =+ 5M） Ekb = A（5Nb + N.）1，IN6.在水平方向的匀强电场中有一个竖直放置的光滑绝缘轨道，轨道的半径为凡 其所在的 平面平行于电场线.一个带电量为+q的带电 圆环从轨道上的A点沿切线方向以速度u开始 运动，且圆环在A点恰好对绝缘轨道无压力, 圆环的质量为机.求:（1）匀强电场的方向和大小；（2）小