物理粤教版必修2学案第二章圆周运动优化总结Word版含答案

本章优化总结圆周运动的临界问题[学生用书P31]eq\a\vs4\al(1.)临界状态当物体从某种特性变化为另一种特性时，发生质的飞跃的转折状态，通常叫做临界状态，出现临界状态时，既可理解为“恰好出现”，也可理解为“恰好不出现”．eq\a\vs4\al(2.)临界问题的分析方法做圆周运动物体的速度或角速度发生变化时，其受力也会发生变化，当力达到转折点时，是圆周运动的临界点，如摩擦力由静摩擦力变为滑动摩擦力、弹力变为零、静摩擦力变为零等(前后方向改变)．在这类问题中，要特别注意分析物体做圆周运动的向心力来源，考虑达到临界条件时物体所处的状态，即临界速度、临界角速度，然后分析该状态下物体的受力特点，结合圆周运动知识，列方程求解．有一水平放置的圆盘，上面放有一劲度系数为k的轻质弹簧，如图所示，弹簧的一端固定于轴O上，另一端挂一质量为m的物体A，物体与圆盘面间的动摩擦因数为μ，开始时弹簧未发生形变，长度为R.(1)圆盘的转速n0多大时，物体A开始滑动？(2)分析转速达到2n0时，弹簧的伸长量Δx是多少？[思路点拨]若圆盘转速较小，则静摩擦力提供向心力，当圆盘转速较大时，弹力与摩擦力的合力提供向心力．[解析](1)A刚开始滑动时，A所受最大静摩擦力提供向心力，则有μmg＝mωeq\o\al(2,0)R①又因为ω0＝2πn0②由①②得n0＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(μg,R))，即当n0＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(μg,R))时，物体A开始滑动．(2)转速增加到2n0时，有μmg＋kΔx＝mωeq\o\al(2,1)r，ω1＝2π·2n0，r＝R＋Δx，整理得Δx＝eq\f(3μmgR,kR－4μmg).[答案](1)eq\f(1,2π)eq\r(\f(μg,R))(2)eq\f(3μmgR,kR－4μmg)eq\a\vs4\al()处理临界问题常用的方法(1)极限法：把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象显现，达到尽快求解的目的．(2)假设法：有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题．竖直平面内的圆周运动[学生用书P32]竖直平面内的圆周运动，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的问题，物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况．eq\a\vs4\al(1.)轻绳模型如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：(1)临界条件绳子或轨道对小球没有力的作用，则有mg＝meq\f(v2,R)解得v临＝eq\r(gR).(2)能过最高点的条件v≥eq\r(gR)时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力．(3)不能过最高点的条件v＜v临(实际上球还没有到达最高点就脱离了轨道)．eq\a\vs4\al(2.)轻杆模型如图所示，有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：(1)临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能到达最高点的临界速度v临界＝0.(2)如图甲所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力情况：①当v＝0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力N，其大小等于小球的重力，即N＝mg.②当0＜v＜eq\r(gR)时，杆对小球的支持力的方向竖直向上，大小随速度的增大而减小，其取值范围是：mg＞N＞0.③当v＝eq\r(gR)时，N＝0.④当v＞eq\r(gR)时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大．如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环．小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A．一直不做功B．一直做正功C．始终指向大圆环圆心D．始终背离大圆环圆心[解析]由于大圆环是光滑的，因此小环下滑的过程中，大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直，因此作用力不