高一物理圆周运动两种模型

关于高一物理圆周运动两种模型学习目标1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。2、会在具体问题中分析向心力的来源。3、会运用受力分析及向心力公式解决圆周运动的临界问题学习重点：会在具体问题中分析向心力的来源。学习难点：关于临界问题的讨论与分析第2页,共18页，星期六，2024年，5月第3页,共18页，星期六，2024年，5月1.轻绳模型O轻绳只能提供拉力第4页,共18页，星期六，2024年，5月竖直平面内的圆周运动

1.轻绳模型：能过最高点的临界条件：小球在最高点时绳子的拉力刚好等于0，小球的重力充当圆周运动所需的向心力。第5页,共18页，星期六，2024年，5月水流星问题：例1、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长=0.4m.求（1）桶在最高点水不流出的最小速率？（2）水在最高点速率为3m/s时水对桶底的压力？(g取10m/s2)2m/s,6.25N第6页,共18页，星期六，2024年，5月2.轻杆模型既可产生拉力又可产生推力第7页,共18页，星期六，2024年，5月圆周运动的临界问题竖直平面内的圆周运动

2.轻杆模型：能过最高点的临界条件（运动）：第8页,共18页，星期六，2024年，5月归纳：杆与绳不同，它既能产生拉力，也能产生压力①能过最高点v临界＝0，此时支持力N＝mg；

②当时，N为支持力，有0＜N＜mg，且N随v的增大而减小；③当时，N＝0；④当，N为拉力，有N＞0，N随v的增大而增大第9页,共18页，星期六，2024年，5月

例2、长L＝0.5m，质量可以忽略的的杆，其下端固定于O点，上端连接着一个质量m＝2kg的小球A，A绕O点做圆周运动，在A通过最高点，试讨论在下列两种情况下杆的受力：①当A的速率v1＝1m／s时②当A的速率v2＝4m／s时第10页,共18页，星期六，2024年，5月变化模型：轨道内侧思考：这种轨道模型与轻绳模型有什么关系？第11页,共18页，星期六，2024年，5月变化模型：内外轨道第12页,共18页，星期六，2024年，5月轻绳模型轻杆模型常见类型特点

在最高点时，没有物体支撑，只能产生拉力轻杆对小球既能产生拉力，又能产生支持力第13页,共18页，星期六，2024年，5月一、竖直平面内圆周运动的临界问题

对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，题中常出现“最大”“最小”“刚好”等词语，常分析两种模型——轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：第14页,共18页，星期六，2024年，5月质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，经过最高点而不脱离轨道的临界速度为v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力是（）A．0B．mg

C．3mgD．5mgC第15页,共18页，星期六，2024年，5月例2、长度为L＝0.5m的轻质细杆OA，A端有一质量为m＝3.0kg的小球，如图5所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是2.0m／s，g取10m／s2，则此时细杆OA受到（）A、6.0N的拉力 B、6.0N的压力C、24N的拉力 D、24N的压力B第16页,共18页，星期六，2024年，5月练习:用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环(管径远小于R)竖直放置,一小球(可看作质点,直径略小于管径)质量为m=0.2kg在环内做圆周运动,求:小球通过最高点A时,下列两种情况下球对管壁的作用力。取g=10m/s2A的速率为1