高考物理一轮复习课件4.4圆周运动竖直面内圆周运动

4.4圆周运动

——竖直面内的圆周运动高三物理组练志鹏新粤教版物理

一轮复习

第4章

曲线运动

一.圆周运动的动力学分析FτFnF合1.匀速圆周运动：2.变速圆周运动改变速度的方向改变速度的大小v例1.应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是A.手掌对苹果的摩擦力越来越大B.苹果先处于超重状态后处于失重状态C.手掌对苹果的支持力越来越小D.苹果所受的合外力越来越大

二.竖直面内匀速圆周运动mgFNmgFNmgFNFfmgFNFf

二.竖直面内匀速圆周运动【解析】从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知，摩擦力越来越大，故A正确．苹果做匀速圆周运动，从c到d的过程中，加速度在竖直方向上有向下的加速度，可知苹果处于失重状态，故B错误．从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在竖直方向上的加速度逐渐减小，方向向下，则重力和支持力的合力逐渐减小，可知支持力越来越大，故C错误．苹果做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故D错误．故选A．点睛：解决本题的关键知道苹果的加速度大小不变，方向指向圆心，本题的巧妙之处在于将加速度分解为水平方向和竖直方向，水平方向的加速度由摩擦力产生，竖直方向上的加速度由重力和支持力的合力产生．三.竖直面内的变速圆周运动——不完整的（单摆）

三.竖直面内的变速圆周运动——不完整的（单摆）三.竖直面内的变速圆周运动——完整的实例一：杂技“水流星”三.竖直面内的变速圆周运动——完整的思考：在“水流星”的表演中，杯子在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯中的水却不会流下来，为什么呢？作圆周运动的物体总需要向心力。当杯子以速度v转过最高点时，杯中的水受力如图所示。GFNFN=0此时水恰好不流出。对杯中的水，当时

【例题3】

【例题3】三.竖直面内的变速圆周运动实例二：过山车三.竖直面内的变速圆周运动——绳模型模型一：轻绳模型动力学：mg+FN

=受力特征：只能提供指向圆心的弹力临界特征：

恰好通过最高点有，FN

=0VOmgFTVmgFN轨道模型物体受到的拉力为零物体受到向下的拉力物体不能到达最高点

（实际上球还没有到最高点时就脱离了轨道）三.竖直面内的变速圆周运动——绳模型模型一：轻绳模型动力学：mg+FN

=受力特征：只能提供指向圆心的弹力临界特征：恰好通过最高点有，FN

=0VOmgFTVmgFN轨道模型

（1）不做完整的圆周运动，则到达圆心等高处速度为0

三.竖直面内的变速圆周运动——绳模型【针对训练】

三.竖直面内的变速圆周运动——绳模型解析/显隐此条件隐含了什么物理特征？提升训练三.竖直面内的变速圆周运动——杆模型O绳O杆O轨道O管道水流星模型简化把绳换成轻杆轻绳类过山车模型简化

三.竖直面内的变速圆周运动——杆模型如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动.若小球恰好能通过最高点，则小球的受力情况如何？小球在最高点的速度是多少？模型三、轻杆类杆mgOmgFF速度大速度小mg顶端有支撑小球通过最高点的条件：v≥0解：小球受重力和支持力作用，且二力平衡。小球在最高点的速度为0。F=mg三.竖直面内的变速圆周运动——杆模型mgFFmg当F=0时，小球速度为当v>

小球受拉力（如左侧），当v<小球受支持力（如右侧），v↑→F↑v↓→F↑，当v=0时，F=mg，所以有支撑力情况下小球能通过最高点的速度为v≥0

三.竖直面内的变速圆周运动——杆模型

三.竖直面内的变速圆周运动——杆模型

三.竖直面内的变速圆周运动——杆模型

三.竖直面内的变速圆周运动——杆模型课堂小结小球恰能做圆周运动，v临＝0课堂小结小球恰能做圆周运动，v临＝0最低点分析讨论最低点与最高点的压力差ΔF=6mg1、判定模型：判断所给物理情景是绳-球模型还是杆-球模型。3、确定状态：通常情况下，竖直平面内的圆周运动只分析最高点或最低点两个状态。4、受力分析：对物体在最高点（或最低点）时进行受力分析，找出物体做圆周运动的向心力。5、列式求解：根据相关定律、定理列方程求解，计算待求量，必要时做出解释说明。竖直平面内圆周运动的临界问题解题步骤：2、定临界态：对绳-球模型来说是能否通过最高点的临界速度（最小速度），对杆-球模型来说过最高点的临界速度（最小速度）是0。而对于汽车过桥模型在最高点的最大速度是。拓展提升1：拱桥和凹桥模型拱形桥模型凹形桥模型情景图示

弹力特征弹力可能向上，也可能等于零弹力向上受力示意图

力学方程临界特征FN＝0，即mg＝m，得v＝

模型关键①最高点:，失重；②，汽车脱离，做平抛运动。①最低点：，超重；②，v越大，FN越大。【提升1】(多选)[2019·浙江桐乡模拟]

用三合板模拟拱形桥来研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力.在拱桥上表面事先铺上一层牛仔布以增加摩擦,这样玩具车就可以在桥面上跑起来了.如图11-16所示,把这套系统放在电子秤上,关于电子秤的示数,下列说法正确的是 (

)A.玩具车静止在拱桥顶端时,电子秤示数小一些B.玩具车运动通过拱桥顶端时,电子秤示数大一些C.玩具车运动通过拱桥顶端时处于失重状态D.玩具车运动通过拱桥顶端时速度越大(未离开拱桥),电子秤示数越小拓展提升1：拱桥和凹桥模型

拓展提升1：拱桥和凹桥模型拓展提升1：拱桥和凹桥模型【变式练习】一辆汽车匀速率通过一座圆弧形拱形桥后，接着又以相同速率通过一圆弧形凹形桥．设两圆弧半径相等，汽车通过拱形桥桥顶时，对桥面的压力FN1为车重的一半，汽车通过圆弧形凹形桥的最低点时，对桥面的压力为FN2，则FN1与FN2之比为(

)A．3∶1

B．3∶2C．1∶3

D．1∶2拓展提升2：斜面上的圆周运动模型物体在斜面上做圆周运动时，设斜面的倾角为θ，重力垂直斜面的分力与物体受到的支持力大小相等，解决此类问题时，可以按以下操作，把问题简化.物体在转动过程中，转动越慢，最容易绳子松弛的位置是最高点，恰好滑动时：FN=0，即mgsinθ＝mω2R.模型概述01.拓展提升2：斜面上的圆周运动模型物体在斜面上做圆周运动时，设斜面的倾角为θ，重力垂直斜面的分力与物体受到的支持力大小相等，解决此类问题时，可以按以下操作，把问题简化.物体在转动过程中，转动越快，最容易滑动的位置是最低点，恰好滑动时：μmgcosθ－mgsinθ＝mω2R.模型概述01.提升训练

提升训练

20六月2