生活中的圆周运动-临界问题分析 习题课课件- 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.4生活中圆周运动习题课：临界问题分析

第六章圆周运动滑板的外轨道模型过山车车轮新课入情景引题0物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？需要向心力，由合力提供向心力方向：大小：总是指向圆心向心力的特点？什么叫向心加速度？其物理意义？公式如何？定义：物体做匀速圆周运动时总指向圆心的加速度。物理意义：描述速度方向变化快慢的物理量大小：新课入复习回顾

0物体做圆周运动时，若物体的线速度大小、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.圆周运动常见的临界问题：新课入临界问题分析0(3)物体恰好(没有)发生相对滑动，静摩擦力达到最大值.(4)物体恰好要离开接触面，物体与接触面之间的弹力为0.(5)绳子恰好断裂，绳子的张力达到最大承受值.新课入临界问题分析0例1

如图所示，A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上，物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍，三物体的质量分别为2m、m、m，它们离转轴的距离分别为R、R、2R.当圆盘旋转时，若A、B、C三物体均相对圆盘静止，则下列说法正确的是A.A的向心加速度最大B.B和C所受摩擦力大小相等C.当圆盘转速缓慢增大时，C比A先滑动D.当圆盘转速缓慢增大时，B比A先滑动√新课入水平面的临界问题1例2

如图所示，水平转盘上放有质量为m的物块，物块到转轴的距离为r.一段绳的一端与物块相连，另一端系在圆盘中心上方

r处，绳恰好伸直，物块和转盘间的动摩擦因数为μ，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g.(1)当水平转盘以角速度ω1匀速转动时，绳上恰好有张力，求ω1的值；新课入水平面的临界问题1(2)当水平转盘以角速度ω2匀速转动时，物块恰好离开转盘，求ω2的值.“水流星”GFTmgFN当FN=0时v新课入竖直平面的临界问题2OFTmg长为r的细绳拴着小球在竖直平面内圆周运动F’Tmgvv2当FT=0时注：绳子不能对球提供向上的支持力最高点：最低点：新课入竖直平面的临界问题2(1)绳(外轨道)施力特点：只能施加指向圆心的拉力(或压力)．(3)在最高点的临界条件T＝0，此时mg＝m

，则v＝

.①v＝

时，拉力或压力为零．②

v>

时，小球受向下的拉力或压力．③

v<

时，小球不能达到最高点．即轻绳的临界速度为

.(2)在最高点的动力学方程

新课入竖直平面的临界问题2绳球模型（外轨道）杆球模型（双轨道）施力特点只能提供拉力可提供拉力，又可提供支持力最高点的动力学方程拉力：

支持力：最高点临界条件

T=0或

N=mg或v=0新课入竖直平面的临界问题2例3如图所示，在内壁光滑的平底试管内放一个质量为1g的小球，试管的开口端与水平轴O连接．试管底与O相距5cm，试管在转轴带动下在竖直平面内做匀速圆周运动．g取10m/s2求：(1)转轴的角速度达到多大时，试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍？(2)转轴的角速度满足什么条件时，会出现小球与试管底脱离接触的情况？压力最大新课入竖直平面的临界问题2例4.如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动.圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时下列表述正确的是(重力加速度为g)A.小球对圆环的压力大小等于mgB.重力mg充当小球做圆周运动所需的向心力C.小球的线速度大小等于D.小球的向心加速度大小等于g√√√新课入竖直平面的临界问题2例5.如图所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端O做圆周运动.当小球运动到最高点时，瞬时速度大小为v＝

，L是球心到O点的距离，g是重力加速度，则球对杆的作用力是√新课入竖直平面的临界问题21.如图所示,汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶,其中最容易发生爆胎的点是(假定汽车运动速率va=vc,vb=vd)(

)A.a点B.b点C.c点D.d点新课入课堂小试3√2.飞机俯冲拉起时,飞行员处于超重状态,此时座位对飞行员的支持力大于所受的重力,这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员大脑贫血,四肢沉重,暂时失明,甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的支持力影响。取g