6.4 生活中的圆周运动-临界问题分析（共16张ppt）
文档属性
| 名称 | 6.4 生活中的圆周运动-临界问题分析（共16张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-10 16:26:57 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
6.4 生活中圆周运动习题课：临界问题分析
第六章 圆周运动
滑板的外轨道模型
过山车车轮
新课入
情景引题
0
物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？
需要向心力，由合力提供向心力
方向：
大小：
总是指向圆心
向心力的特点？
什么叫向心加速度？其物理意义？公式如何？
定义：物体做匀速圆周运动时总指向圆心的加速度。
物理意义：描述速度方向变化快慢的物理量
大小：
新课入
复习回顾
0
物体做圆周运动时，若物体的线速度大小、角速度发生变化，会引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)发生变化，进而出现某些物理量或运动状态的突变，即出现临界状态.
圆周运动常见的临界问题：
新课入
临界问题分析
0
(3)物体恰好(没有)发生相对滑动，静摩擦力达到最大值.
(4)物体恰好要离开接触面，物体与接触面之间的弹力为0.
(5)绳子恰好断裂，绳子的张力达到最大承受值.
新课入
临界问题分析
0
例1 如图所示，A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上，物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍，三物体的质量分别为2m、m、m，它们离转轴的距离分别为R、R、2R.当圆盘旋转时，若A、B、C三物体均相对圆盘静止，则下列说法正确的是
A.A的向心加速度最大
B.B和C所受摩擦力大小相等
C.当圆盘转速缓慢增大时，C比A先滑动
D.当圆盘转速缓慢增大时，B比A先滑动
√
新课入
水平面的临界问题
1
例2 如图所示，水平转盘上放有质量为m的物块，物块到转轴的距离为r.一段绳的一端与物块相连，另一端系在圆盘中心上方 r处，绳恰好伸直，物块和转盘间的动摩擦因数为μ，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g.
(1)当水平转盘以角速度ω1匀速转动时，绳上恰好有张力，求ω1的值；
新课入
水平面的临界问题
1
(2)当水平转盘以角速度ω2匀速转动时，物块恰好离开转盘，求ω2的值.
“水流星”
G
FT
mg
FN
当FN=0时
v
新课入
竖直平面的临界问题
2
O
FT
mg
长为r的细绳拴着小球在竖直平面内圆周运动
F’T
mg
v
v2
当FT=0时
注：绳子不能对球提供向上的支持力
最高点：
最低点：
新课入
竖直平面的临界问题
2
(1)绳(外轨道)施力特点：只能施加指向圆心的拉力(或压力)．
(3)在最高点的临界条件T＝0，此时mg＝m ，则v＝ .
①v＝ 时，拉力或压力为零．
② v > 时，小球受向下的拉力或压力．
③ v < 时，小球不能达到最高点．即轻绳的临界速度为 .
(2)在最高点的动力学方程
新课入
竖直平面的临界问题
2
绳球模型（外轨道） 杆球模型（双轨道）
施力特点 只能提供拉力 可提供拉力，又可提供支持力
最高点的动力学方程 拉力： 支持力：
最高点临界条件 T=0 或 N=mg 或 v=0
新课入
竖直平面的临界问题
2
例3 如图所示，在内壁光滑的平底试管内放一个质量为1 g的小球，试管的开口端与水平轴O连接．试管底与O相距5 cm，试管在转轴带动下在竖直平面内做匀速圆周运动．g取10 m/s2求：
(1)转轴的角速度达到多大时，试管底所受压力的最大
值等于最小值的3倍？
(2)转轴的角速度满足什么条件时，会出现小球与试
管底脱离接触的情况？
压力最大
新课入
竖直平面的临界问题
2
例4.如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动.圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时下列表述正确的是(重力加速度为g)
A.小球对圆环的压力大小等于mg
B.重力mg充当小球做圆周运动所需的向心力
C.小球的线速度大小等于
D.小球的向心加速度大小等于g
√
√
√
新课入
竖直平面的临界问题
2
例5.如图所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端O做圆周运动.当小球运动到最高点时，瞬时速度大小为v
＝ ，L是球心到O点的距离，g是重力加速度，则球对杆的作用力是
√
新课入
竖直平面的临界问题
2
1.如图所示,汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶,其中最容易发生爆胎的点是(假定汽车运动速率va=vc,vb=vd)( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
新课入
课堂小试
3
√
2.飞机俯冲拉起时,飞行员处于超重状态,此时座位对飞行员的支持力大于所受的重力,这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员大脑贫血,四肢沉重,暂时失明,甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的支持力影响。取g=10 m/s2,则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲速度为100 m/s时,圆弧轨道的最小半径为 ( )
A.100 m B.111 m
C.125 m D.250 m
新课入
课堂小试
3
√
6.4 生活中圆周运动习题课：临界问题分析
第六章 圆周运动
滑板的外轨道模型
过山车车轮
新课入
情景引题
0
物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？
需要向心力，由合力提供向心力
方向：
大小：
总是指向圆心
向心力的特点？
什么叫向心加速度？其物理意义？公式如何？
定义：物体做匀速圆周运动时总指向圆心的加速度。
物理意义：描述速度方向变化快慢的物理量
大小：
新课入
复习回顾
0
物体做圆周运动时，若物体的线速度大小、角速度发生变化，会引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)发生变化，进而出现某些物理量或运动状态的突变，即出现临界状态.
圆周运动常见的临界问题：
新课入
临界问题分析
0
(3)物体恰好(没有)发生相对滑动，静摩擦力达到最大值.
(4)物体恰好要离开接触面，物体与接触面之间的弹力为0.
(5)绳子恰好断裂，绳子的张力达到最大承受值.
新课入
临界问题分析
0
例1 如图所示，A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上，物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍，三物体的质量分别为2m、m、m，它们离转轴的距离分别为R、R、2R.当圆盘旋转时，若A、B、C三物体均相对圆盘静止，则下列说法正确的是
A.A的向心加速度最大
B.B和C所受摩擦力大小相等
C.当圆盘转速缓慢增大时，C比A先滑动
D.当圆盘转速缓慢增大时，B比A先滑动
√
新课入
水平面的临界问题
1
例2 如图所示，水平转盘上放有质量为m的物块，物块到转轴的距离为r.一段绳的一端与物块相连，另一端系在圆盘中心上方 r处，绳恰好伸直，物块和转盘间的动摩擦因数为μ，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g.
(1)当水平转盘以角速度ω1匀速转动时，绳上恰好有张力，求ω1的值；
新课入
水平面的临界问题
1
(2)当水平转盘以角速度ω2匀速转动时，物块恰好离开转盘，求ω2的值.
“水流星”
G
FT
mg
FN
当FN=0时
v
新课入
竖直平面的临界问题
2
O
FT
mg
长为r的细绳拴着小球在竖直平面内圆周运动
F’T
mg
v
v2
当FT=0时
注：绳子不能对球提供向上的支持力
最高点：
最低点：
新课入
竖直平面的临界问题
2
(1)绳(外轨道)施力特点：只能施加指向圆心的拉力(或压力)．
(3)在最高点的临界条件T＝0，此时mg＝m ，则v＝ .
①v＝ 时，拉力或压力为零．
② v > 时，小球受向下的拉力或压力．
③ v < 时，小球不能达到最高点．即轻绳的临界速度为 .
(2)在最高点的动力学方程
新课入
竖直平面的临界问题
2
绳球模型（外轨道） 杆球模型（双轨道）
施力特点 只能提供拉力 可提供拉力，又可提供支持力
最高点的动力学方程 拉力： 支持力：
最高点临界条件 T=0 或 N=mg 或 v=0
新课入
竖直平面的临界问题
2
例3 如图所示，在内壁光滑的平底试管内放一个质量为1 g的小球，试管的开口端与水平轴O连接．试管底与O相距5 cm，试管在转轴带动下在竖直平面内做匀速圆周运动．g取10 m/s2求：
(1)转轴的角速度达到多大时，试管底所受压力的最大
值等于最小值的3倍？
(2)转轴的角速度满足什么条件时，会出现小球与试
管底脱离接触的情况？
压力最大
新课入
竖直平面的临界问题
2
例4.如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动.圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时下列表述正确的是(重力加速度为g)
A.小球对圆环的压力大小等于mg
B.重力mg充当小球做圆周运动所需的向心力
C.小球的线速度大小等于
D.小球的向心加速度大小等于g
√
√
√
新课入
竖直平面的临界问题
2
例5.如图所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端O做圆周运动.当小球运动到最高点时，瞬时速度大小为v
＝ ，L是球心到O点的距离，g是重力加速度，则球对杆的作用力是
√
新课入
竖直平面的临界问题
2
1.如图所示,汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶,其中最容易发生爆胎的点是(假定汽车运动速率va=vc,vb=vd)( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
新课入
课堂小试
3
√
2.飞机俯冲拉起时,飞行员处于超重状态,此时座位对飞行员的支持力大于所受的重力,这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员大脑贫血,四肢沉重,暂时失明,甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的支持力影响。取g=10 m/s2,则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲速度为100 m/s时,圆弧轨道的最小半径为 ( )
A.100 m B.111 m
C.125 m D.250 m
新课入
课堂小试
3
√