【物理】生活中的圆周运动课时2课件+-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章

圆周运动第4节

生活中的圆周运动课时2竖直面的圆周运动情景一：过山车情景二：水流星

1、过山车在竖直圆形轨道上运动为什么不会掉下来？

2、水流星中的水在最高点为什么不会撒出来？生活中的圆周运动1.理解竖直面内圆周运动的物体其受力特点和运动规律，能准确对最高点和最低点列出动力学方程。2.会分析绳模型、杆模型中最高点处弹力的临界问题，明确各模型中过最高点的条件。3.体会牛顿运动定律在圆周运动问题中的应用。“水流星”GFTmgFN当FN=0时v一、轻绳模型（绳/圆轨道）问题1：水流星在最高点时由哪些力提供向心力？mgFN

时FＮ＝０

时FＮ>０

时FＮ<０vv2mgFN最高点：最低点：一、轻绳模型（绳/圆轨道）竖直平面内的圆周运动，一般情况下是变速圆周运动，物体能否通过最高点是有条件的。轻绳（或内轨道）——小球组成无支撑的物理模型（称为“轻绳模型”）绳约束内轨道约束注：“轻绳”只能对小球产生拉力，不能产生支持力。（内轨道约束类似）一、轻绳模型（绳/圆轨道）绳约束内轨道约束假设质量为m的小球达到最高点时的速度为v,受到绳子的拉力为T，则根据牛顿第二定律，可以得出当T=0时，小球再做高点的速度为最小，即：解得：一、轻绳模型（绳/圆轨道）小球在最高点时，绳子恰好对小球没有力的作用（1）小球恰好能达到最高点的临界条件是：（2）小球恰好能通过最高点的条件是

：

当

绳子有拉力（轨道对球有压力）。（3）当

，小球还未达到最高点就离开轨道。oR轻绳G=mgV2F拉mgONmgON杆管道小球放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动轻杆上固定的小球使其在竖直面内作圆周运动杆(管)施力特点：可拉、可压，可向上、可向下；最高点的动力学方程：二、轻杆模型（杆/管轨道）通过杆的施力特点说明最高点的向心力的取值范围是多大FNmgo如图，由于杆和管在最高处能对小球产生向上的支持力，故小球恰能到达最高点的最小速度v＝0，此时小球受到的支持力FN＝mg.rFNmg二、轻杆模型（杆/管轨道）小球通过最高点时，轨道对小球的弹力情况：1.v＞

，杆或管的外侧对球产生向下的弹力，F随v增大而增大．2.v＝

，球在最高点只受重力，不受杆或管的作用力，F＝0.3.0＜v＜

，杆或管的内侧对球产生向上的弹力，F随v的增大而减小．OO杆管道二、轻杆模型（杆/管轨道）mgorFNmgvmgFT重力和杆的拉力(或环的支持力）的合力提供向心力可见，此时杆的拉力(或环的支持力）最大。二、轻杆模型（杆/管轨道）解题思路1、如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是()A．过山车在过最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来B．人在最高点时对座位不可能产生大小为mg的压力C．人在最低点时对座位的压力等于mgD．人在最低点时对座位的压力大于mgD

BC3.如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运动到最高点时绳对小球的拉力为FT，小球在最高点的速度大小为v，其FT-v2图像如图乙所示，则（）A．数据a与小球的质量无关B．当地的重力加速度为C．当v2＝c时，轻质绳的拉力大小为D．当v2＝2b时，小球受到的拉力与重力大小相等D物理情景最高点无支撑最高点有支撑实例