圆周运动——绳球杆球模型-河南省灵宝市第三高级中学人教版高中物理必修二课件(共18张PPT)

(共18张PPT)
向心力公式：
向心加速度公式：
课前检测：
1
竖直平面内的
圆周运动与临界问题
2
ppt课件
问题1：绳球模型
长为L的细绳拴着质量为m
的小球在竖直平面内做圆周运动。
o
A
L
v1
B
v2
试分析：
（1）当小球在最低点A
的速度为v1时，绳的拉力与速度的关系如何？
（2）当小球在最高点B
的速度为v2
时，绳的拉力与速度的关系又如何？
3
ppt课件
v1
o
mg
T1
思考：小球过最高点的最小速度是多少?
最低点：
最高点：
v2
当v=v0，小球刚好能够通过最高点；
当v当v>v0，小球能够通过最高点。
mg
T2
4
ppt课件
在“水流星”表演中，杯子在竖直平面做圆周运动，在最高点时，杯口朝下，但杯中水却不会流下来，为什么？
对杯中水：
G
FN
FN
=
0
水恰好不流出
表演“水流星”
，需要保证杯子在圆周运动最高点的线速度不得小于
即：
实例一：水流星
5
ppt课件
思考：过山车为什么在最高点也不会掉下来？
实例二：过山车
6
ppt课件
拓展：物体沿竖直单轨运动
有一竖直放置、内壁光滑圆环，其半径为r，质量为m
的小球沿它的内表面做圆周运动，分析小球在最高点A的速度应满足什么条件？
A
思考：小球过最高点的最小速度是多少?
当v=v0，小球刚好能够通过最高点；
当v当v>v0，小球能够通过最高点。
mg
FN
7
ppt课件
要保证过山车在最高点不掉下来，此时的速度必须满足：
8
ppt课件
问题2：杆球模型：
长为L的轻杆一端固定着一质量为m的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动。
试分析：
（1）当小球在最低点A的速度为v2时，杆的受力与速度的关系怎样？
（2）当小球在最高点B的速度为v1时，杆的受力与速度的关系怎样？
A
B
9
ppt课件
v1
o
思考:最高点的最小速度是多少?
问题2：杆球模型：
A
B
最低点：
最高点：
拉力
支持力
最小速度v=0，此时mg=F3
v2
mg
F2
F3
mg
F1
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ppt课件
F3
mg
F2
v2
v1
o
思考:在最高点时，何时杆表现为拉力？何时表现为支持力？试求其临界速度。
问题2：杆球模型：
A
B
最高点：
拉力
支持力
临界速度：
当v当v>v0，杆对球有向下的拉力。
mg
F1
11
ppt课件
拓展：物体在管型轨道内的运动
如图，有一内壁光滑、竖直放置的管型轨道，其半径为R，管内有一质量为m的小球有做圆周运动，小球的直径刚好略小于管的内径。问：
（1）小球运动到最高点时，速度与受力的关系如何？
（2）小球运动到最低点时，速度与受力的关系又是如何？
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ppt课件
G
V2
G
F1
V1
F2
F3
最高点:
;
最低点：
思考：小球在最高点的最小速度可以是多少？
最小速度v=0，此时mg=F3
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ppt课件
最高点:
;
思考：在最高点时，什么时候外管壁对小球有压力，什么时候内管壁对小球有支持力?什么时候内外管壁都没有压力？
临界速度：
当v当v>v0，外壁对球有向下的压力。
G
V2
G
F1
V1
F2
F3
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ppt课件
课堂练习：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=90cm.求
（1）桶在最高点水不流出的最小速率？
（2）水在最高点速率=6m/s时水对桶底的压力？(g取10m/s2)
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ppt课件
课堂练习：如图所示，质量m=0.2kg的小球固定在长为Ｌ＝0.9m的轻杆的一端，杆可绕Ｏ点的水平轴在竖直平面内转动，g=10m/s2，求：
（１）当小球在最高点的速度为多大时，小球对杆的作用力为零？
（２）当小球在最高点的速度分别为６m/s和1.5m/s时，杆对小球的作用力的大小和方向
（３）小球在最高点的速度能否等于零？
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ppt课件
竖直平面内圆周运动的临界问题
物理情景
图示
在最高点的临界特点
做圆周运动条件
细绳拉着小球在竖直平面内运动
T=0
在最高点时速度应不小于
小球在竖直放置的光滑圆环内侧运动
N=0
在最高点时速度应不小于
小球固定在轻杆上在竖直面内运动
V>0
F向>0
F向=FT+mg
或F向=mg-Fn
在最高点速度应大于0
小球在竖直放置的光滑管中运动
V>0
F向>0
F向=FT+mg
或F向=mg-Fn
在最高点速度应大于0
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ppt课件
mg
O
mg
O
N
临界问题：由于物体在竖直平面内做圆周运动的依托物（绳、轨道、轻杆、管道等）不同，所以物体恰好能通过最高点的临界条件也不同。
mg
O
N
绳
杆
mg
O
轨道
管道
物体在最高点的最小速度取决于该点所受的最小合外力。
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ppt课件