第六章 专题竖直面内的圆周运动（课件）(共19张PPT) 物理高一必修2人教版

(共19张PPT)
一、轻杆模型
例1．如图所示，轻质细杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长1m，小球质量为1kg，现使小球在竖直平面内做圆周运动，小球通过轨道最低点A的速度为vA=7m/s，通过轨道最高点B的速度为vB=3m/s，g取10m/s2，则小球通过最低点和最高点时，细杆对小球的作用力（小球可视为质点）为（ ）
A．在A处为推力，方向竖直向下，大小为59N
B．在A处为拉力，方向竖直向上，大小为59N
C．在B处为推力，方向竖直向下，大小为1N
D．在B处为拉力，方向竖直向下，大小为1N
B
一、轻杆模型
最低点，假设杆对球是竖直向上的拉力
最低点，假设杆对球是竖直向下的推力
一、轻杆模型
最高点，如果杆对球是竖直向下的拉力
最高点，如果杆对球是竖直向上的支持力
vB=3m/s
一、轻杆模型
最高点，如果杆对球是竖直向下的拉力
最高点，如果杆对球是竖直向上的支持力
vB=5m/s
一、轻杆模型
练习1．如图所示，长为l的轻杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a、b分别表示小球转动轨道的最高点和最低点，小球经过a、b两点时的速度大小分别为，则杆对球的作用力可能（　　）
A．a处为推力，b处为推力
B．a处为拉力，b处为推力
C．a处为推力，大小为7mg；b处为拉力，大小为6mg
D．a处为拉力，大小为mg；b处为拉力，大小为7mg
D
一、轻杆模型
最低点，杆对球是竖直向上的拉力
最低点，杆对球是竖直向下的推力
一、轻杆模型
最高点，假设杆对球是竖直向上的支持力
负号说明实际上杆对球是竖直向下的拉力
二、轻绳模型
例2．如图所示，轻质细绳的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长1m，小球质量为1kg，现使小球在竖直平面内做圆周运动，小球通过轨道最低点A的速度为vA=7m/s，通过轨道最高点B的速度为vB=3m/s，g取10m/s2，则小球通过最低点和最高点时，细绳对小球的作用力（小球可视为质点）为（ ）
A．在A处为推力，方向竖直向下，大小为59N
B．在A处为拉力，方向竖直向上，大小为59N
C．在B处为推力，方向竖直向下，大小为1N
D．在B处为拉力，方向竖直向下，大小为1N
B
二、轻绳模型
最低点，如果杆对球是竖直向上的拉力
最低点，如果杆对球是竖直向下的推力
二、轻绳模型
最高点，假设杆对球是竖直向下的拉力
但是，绳无法提供竖直向上的支持力，因此小球以3m/s的速度通过最高点实际上是不可能发生的。
负号说明实际上绳对球是竖直向上的支持力
小球通过最高点的速度最小为。
二、轻绳模型
高中物理中的绳是一个理想模型。
柔软的意思是绳只能产生拉力，无法产生支持力。
二、轻绳模型
模型 轻绳模型 轻杆模型
相同点 质量、重力均忽略不计， 形变量忽略不计。
圆周运动的最低点，对小球都是拉力。
不同点 只能产生拉力，不能产生支持力。圆周运动的最高点只能是拉力。 拉力、支持力均可产生。圆周运动的最高点可能是拉力，也可能是支持力。
小球通过最高点的速度最小为 小球通过最高点的速度最小为
拉力的方向一定沿着绳 弹力的方向不一定沿着杆
二、轻绳模型
练习2．如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，小球半径不计，g取10m/s2，求：
(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；
(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小；
三、判断轻绳还是轻杆模型
练习3．如图所示，半径为1m的圆管轨道（圆管内径远小于轨道半径）竖直放置，管内壁光滑，管内有一个质量为0.5kg的小球（小球直径略小于管内径）做圆周运动。小球经过圆管最高点P时的速度大小为3m/s，重力加速度g取10m/s2，则小球在P点时（　　）
A．受到外轨道0.5N的压力
B．受到内轨道0.5N的支持力
C．受到外轨道9.5N的压力
D．受到内轨道5.0N的支持力
B
三、判断轻绳还是轻杆模型
最高点，假设杆对球是竖直向上的支持力
正号说明实际上杆对球确实是竖直向上的支持力。
内轨道的支持力
外轨道的压力
三、判断轻绳还是轻杆模型
练习4. 如图所示，马戏团正在上演飞车节目，在竖直平面内有半径为R＝4m的圆轨道，表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m＝200kg，人和摩托车可视为质点，不计一切阻力，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）表演者恰能通过最高点时的速度大小v1；
（2）表演者通过最低点时对轨道的压力为
N2=9200N，求此时表演者的速度大小v2。
三、判断轻绳还是轻杆模型
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