新教材同步备课2024春高中物理第6章圆周运动素养提升课3水平面和竖直平面内的圆周运动课件新人教版必修第二册

第六章圆周运动素养提升课(三)水平面和竖直平面内的圆周运动学习任务1．掌握水平面内圆周运动的受力特点和分析解决方法。2．掌握竖直面内圆周运动的受力特点和分析解决方法。关键能力·情境探究达成01模型圆盘模型圆锥摆模型图示

探究1

水平面内圆周运动问题1．常见运动模型分析模型圆盘模型圆锥摆模型分析2．解决圆周运动临界问题的一般思路(1)要考虑达到临界条件时物体所处的状态。(2)分析该状态下物体的受力特点。(3)结合圆周运动知识，列出相应的动力学方程分析求解。【典例1】如图所示，水平转盘上放有一质量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍，g为重力加速度，转盘的角速度由零逐渐增大，求：(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；

[跟进训练]1．(2022·福建厦门六中高一检测)如图所示，A、B、C三个物体放在水平旋转平台上随平台一起做匀速圆周运动，三个物体与旋转平台间的动摩擦因数均为μ，已知A的质量为2m，B、C的质量均为m，A、B离转轴的距离均为R，C距离转轴2R，以下说法正确的是(

)A．若转速加快，A最先相对平台滑动B．若转速加快，C一定不会最先相对平台滑动C．若都没相对平台滑动，则向心加速度aA＝aC>aBD．若都没相对平台滑动，则摩擦力fA＝fC>fB√D

[A、B、C同轴转动，则角速度相等，向心力Fn＝mω2r，可知A、C所需向心力大小相等；由于最大静摩擦力f

＝μN＝μmg，可知A的最大静摩擦力大于C的最大静摩擦力，所以当平台转速增加时，C比A先滑动；同理可得A、B同时滑动，故选项A、B错误。若都没相对平台滑动，A、B、C三个物体的角速度相等，根据an＝rω2可知，C的轨道半径最大，C的向心加速度最大，A、B的向心加速度相等，即aC

>aB＝aA，故选项C错误；若都没相对平台滑动，A、B、C三个物体做匀速圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，fA＝2mRω2，fB＝mRω2，fC＝2mRω2，可知B物体所受的摩擦力最小，A、C物体所受的摩擦力相等，即fA＝fC>fB，故选项D正确。]A．匀速转动时，配重受到的合力恒定不变B．若增大转速，腰受到腰带的弹力变大C．配重的角速度是120rad/sD．θ为37°2．(2022·广东广州高一下联考)市面上有一种自动计数的智能呼啦圈深受大众喜爱。如图甲所示，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳，其简化模型如图乙所示。已知配重(可视为质点)质量m＝0.5kg，绳长为L＝0.4m，悬挂点到腰带中心的距离为r0＝0.2m。水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重做水平匀速圆周运动，计数器显示在1min内转动圈数为120圈，此时绳子与竖直方向夹角为θ。配重运动过程中腰带可看作不动，重力加速度取g＝10m/s2,

sin37°＝0.6，下列说法正确的是(

)√

]探究2

竖直平面内圆周运动的问题1．轻绳和轻杆模型概述在竖直平面内做圆周运动的物体，运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类：一是无支撑(如球与绳连接，沿内轨道的“过山车”等)，称为“轻绳模型”；二是有支撑(如球与杆连接，小球在弯管内运动等)，称为“轻杆模型”。项目轻绳模型轻杆模型常见类型

均是没有支撑的小球

均是有支撑的小球过最高点的临界条件v临＝02．两类模型分析对比项目轻绳模型轻杆模型讨论分析项目轻绳模型轻杆模型在最高点的FN图线

√√

角度2

轻杆模型【典例3】如图所示，轻杆长为2L，中点装在水平轴O处，A、B两端分别固定着小球A和B，A球的质量为m，B球的质量为2m，两者一起在竖直平面内绕O轴做圆周运动。(1)若A球在最高点时，杆A端恰好不受力，求此时A球的速度大小；

[答案]

2mg，方向竖直向下(3)若杆的转速可以逐渐变化，能否出现O轴不受力的情况？若不能，用公式推导说明理由。若能，则求出此时A、B球的速度大小。

规律方法

竖直平面内圆周运动的分析方法(