【课件】第六章专题竖直面内的圆周运动（课件）-2023-2024学年物理高一必修2人教版

一、轻杆模型例1．如图所示，轻质细杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长1m，小球质量为1kg，现使小球在竖直平面内做圆周运动，小球通过轨道最低点A的速度为vA=7m/s，通过轨道最高点B的速度为vB=3m/s，g取10m/s2，则小球通过最低点和最高点时，细杆对小球的作用力（小球可视为质点）为（）A．在A处为推力，方向竖直向下，大小为59NB．在A处为拉力，方向竖直向上，大小为59NC．在B处为推力，方向竖直向下，大小为1ND．在B处为拉力，方向竖直向下，大小为1NB一、轻杆模型最低点，假设杆对球是竖直向上的拉力

最低点，假设杆对球是竖直向下的推力一、轻杆模型最高点，如果杆对球是竖直向下的拉力

最高点，如果杆对球是竖直向上的支持力

vB=3m/s一、轻杆模型最高点，如果杆对球是竖直向下的拉力

最高点，如果杆对球是竖直向上的支持力

vB=5m/s一、轻杆模型

D一、轻杆模型最低点，杆对球是竖直向上的拉力

最低点，杆对球是竖直向下的推力

一、轻杆模型

最高点，假设杆对球是竖直向上的支持力如果某个力的方向只有两种可能可以假设一个方向并计算结果的绝对值表示力的大小正负号表示力的方向正号表示力的实际方向与假设方向相同负号表示力的实际方向与假设方向相反负号说明实际上杆对球是竖直向下的拉力二、轻绳模型例2．如图所示，轻质细绳的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长1m，小球质量为1kg，现使小球在竖直平面内做圆周运动，小球通过轨道最低点A的速度为vA=7m/s，通过轨道最高点B的速度为vB=3m/s，g取10m/s2，则小球通过最低点和最高点时，细绳对小球的作用力（小球可视为质点）为（）A．在A处为推力，方向竖直向下，大小为59NB．在A处为拉力，方向竖直向上，大小为59NC．在B处为推力，方向竖直向下，大小为1ND．在B处为拉力，方向竖直向下，大小为1NB二、轻绳模型最低点，如果杆对球是竖直向上的拉力

最低点，如果杆对球是竖直向下的推力二、轻绳模型最高点，假设杆对球是竖直向下的拉力

但是，绳无法提供竖直向上的支持力，因此小球以3m/s的速度通过最高点实际上是不可能发生的。负号说明实际上绳对球是竖直向上的支持力

二、轻绳模型绳轻细柔软不可伸长高中物理中的绳是一个理想模型。柔软的意思是绳只能产生拉力，无法产生支持力。二、轻绳模型模型轻绳模型轻杆模型相同点质量、重力均忽略不计，

形变量忽略不计。

圆周运动的最低点，对小球都是拉力。不同点

只能产生拉力，不能产生支持力。圆周运动的最高点只能是拉力。拉力、支持力均可产生。圆周运动的最高点可能是拉力，也可能是支持力。

小球通过最高点的速度最小为小球通过最高点的速度最小为拉力的方向一定沿着绳

弹力的方向不一定沿着杆

二、轻绳模型练习2．如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，小球半径不计，g取10m/s2，求：(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小；

三、判断轻绳还是轻杆模型练习3．如图所示，半径为1m的圆管轨道（圆管内径远小于轨道半径）竖直放置，管内壁光滑，管内有一个质量为0.5kg的小球（小球直径略小于管内径）做圆周运动。小球经过圆管最高点P时的速度大小为3m/s，重力加速度g取10m/s2，则小球在P点时（）A．受到外轨道0.5N的压力 B．受到内轨道0.5N的支持力C．受到外轨道9.5N的压力 D．受到内轨道5.0N的支持力B三、判断轻绳还是轻杆模型

最高点，假设杆对球是竖直向上的支持力正号说明实际上杆对球确实是竖直向上的支持力。

内轨道的支持力

外轨道的压力三、判断轻绳还是轻杆模型练习4.如图所示，马戏团正在上演飞车节目，在竖直平面内有半径为R＝4m的圆轨道，表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m＝200kg，人和摩托车可视为质点，不计一切阻力，重力加速度g=10m/s2。求：（1）表