高三物理第一轮复习：圆周运动的临界问题讲述.ppt

高三物理第一轮复习 圆周运动的临界问题 一.竖直平面内的圆周运动 1、轻绳或外轨模型（没有支撑） v0 v R 外 轨 圆周运动的临界问题 R　绳 线拉小球 V 圆周运动的临界问题 一.竖直平面内的圆周运动 （1）轻绳或外轨模型 （没有支撑） ： A.能过最高点的临界条件： v R T G B.做圆周运动的条件： V ≥ 圆周运动的临界问题 一.竖直平面内的圆周运动 （2）有电场的临界问题 A：等效临界点(最高点） B.做圆周运动的条件： v O R E G F电 F合 F合 = Fn V ≥ 圆周运动的临界问题 一.竖直平面内的圆周运动 （3）有电、磁场的临界问题 A：等效临界点(最高点） B.做圆周运动的条件： v O R E G F电 F合 F合 = Fn V ≥ B F洛 圆周运动的临界问题 一.竖直平面内的圆周运动 2、轻杆或双轨模型（有支撑）： v O R 杆 轻杆小球 v 双 轨 拉力或压力 支持力或压力 圆周运动的临界问题 一.竖直平面内的圆周运动 2、轻杆或双轨模型 （有支撑）： A.能过最高点的临界条件： B.做圆周运动的条件： V ≥ 0 思考讨论：在什么条件下杆对小球作用力为0？ 在什么条件下杆对小球的作用力是支持力？ 在什么条件下杆对小球的作用力是拉力？ v O R 圆周运动的临界问题 R　绳 杆或双轨 能过最高点：线对球有弹力 不能过最高点：脱离轨道 线或外轨 线或杆作用力情况 做圆周运动的条件 最高点临界特征 示意图 物理情景 v O R 杆 在最高点速度： 在最高点速度： (1) 若 （2）若 支持力 （3）若 拉力 【例1】：长L=0.5m、质量可以忽略的杆，其下端固定于O点，上端连接一个质量m=2kg的小球A，A绕O点做圆周运动，如图所示，在A通过最高点时，试讨论在下列两种情况下杆的受力：(取10m／s2）（1）当A的速率V1=1m/s时。（2）当A的速率V2=4m/s时。 A O 解：小球在最高点临界速度， 解得： （1）V1V0，杆对球的力为支持力，受力分析： mg N （2）V2V0 ，杆对球的力为拉力，受力分析： mg T 解得：N=16N 列方程： 列方程： 解得：T=44N 【变式】： 如图，杆长为L，杆的一端固定一质量为m的小球，杆的质量忽略不计，整个系统绕杆的另一端在竖直平面内做圆周运动，求（取g=10m/s2)（1）小球在最高点A时的速度VA的速度多大时，才能使杆对小球m的作用力为零？（2）如m=0.5kg,L=0.5m,VA=0.4m/s,则在最低点B时，杆对小球m的作用力是多大？ A B O 解：（1） （2）机械能守恒： T mg B点对小球受力分析： 列方程： 圆周运动的临界问题 【巩固练习】： 1.长为L的细绳，一端系一质量为m的小球,另一端固定于某点，当绳竖直时小球静止，现给小球一水平初速度 ，使小球在竖直平面内做圆周运动，并且刚好过最高点，则下列说法中正确的是：（ ） A.小球过最高点时速度为零 B.小球开始运动时绳对小球的拉力为 C.小球过最高点时绳对小的拉力mg D.小球过最高点时速度大小为 D 2.如图所示，细杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，先给小球一初速度，使它做圆周运动。图中 a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对小球的作用力可能是： （ ） 圆周运动的临界问题 A．a处为拉力,b处为拉力 B. a处为拉力,b处为推力 C. a处为推力,b处为拉力 D. a处为推力,b处为拉力 b a o AB 3．如图 所示，小球在光滑圆环内滚动，且刚好通过最高点，则求在最低点的速率为：（ ） A.4gr B.2 C.2gr D. D 圆周运动的临界问题 3.如图7所示，质量为m=100g的小物块，从距地面h=2.0m出的斜轨道上由静止开始下滑，与斜轨道相接的是半径r=0.4m的圆轨道， 若物体运动到圆轨道的最高点A时，物块对轨道恰好无压力，求物块从开始下滑到A点的运动过程中克服阻力做的功。(g=10m/s) 圆周运动的临界问题 r h A 解：在A点时物块对轨道恰好无压力，则 阻力做的功等于机械能的减少量，则： v0 O E 4、若上题中的匀强电场方向是水平向右,其他条件不变,使