高中物理必修二--5.15圆周运动中的临界问题.ppt

5.14圆周运动的临界问题1、临界问题：物体做圆周运动时，物体的受力、半径等因素发生突变时的状态叫临界状态。2、解决临界问题基本方法⑴明确题意，抓住题目的关键词语，确定临界状态。⑵对圆周运动的过程进行动态分析(如角速度的变化、半径的变化引起的系列变化）判断会发生突变的物理量和这些物理量如何变化，并确定临界条件。⑶对临界状态进行受力分析，列方程进行求解。3、圆周运动几种突变情况：⑴绳系小球做圆周运动过程中，绳子与钉子相碰。如图(1)⑵松弛的绳子瞬间绷紧，被绳子系住的小球由直线运动变为圆周运动。如图(2)⑶在水平面上运动物体进入竖直面内的圆轨道内运动。如图(3)⑷静止在竖直面内圆轨道最低点的小球，圆轨道瞬间获得一个水平初速度。如图(4)图⑴图⑵图⑶图⑷例题1：如图所示，一倾斜的均质的圆盘，绕过圆心且垂直圆盘的固定轴，以角速度ω匀速转动。盘面上离转轴距离r=2.5cm处有一小物块。物块与圆盘的动摩擦因素μ=0.5√3，盘面与水平面的夹角θ=300。要使物块始终与盘面保持相对静止，则ω的最大值是：()。A、B、C、D、C例题2如图所示，质量分别为m1和m2的两只小球用轻弹簧连在一起，且用长为L1的细绳拴在轴O上．m1与m2均以角速度ω做匀速圆周运动，两此时球之间距离为L2。现将细线烧断，则细线烧断瞬间m1球的加速度大小为，方向为；m2球的加速度大小为．(球可视为质点,不计摩擦)m2ω2(L1+L2)/m1ω2(L1+L2)沿弹簧向右例题3：如图所示,长度为L的细绳上端固定在天花板上0点，下端拴着质量为m的小球。当把细绳拉直时，细绳与竖直线夹角为θ=600，此时小球静止于光滑的水平面上。(1)当球以角速度ω1=√g/L做圆锥摆运动时,细绳的张力FT为多大?水平面受到的压力FN是多大?(2)当球以角速度ω2=√3g/L做圆锥摆运动时,细绳的张力FT及水平面受到的压力FN各是多大?⑴FT=mg、FN=0.5mg⑵FT=3mg、FN=0例题4、如图所示，在一根竖直的转轴上，用A0、B0两根细绳系住质量为m的小球，当两绳都伸直时，两细绳与转轴的夹角分别为370和530,且此时小球到转轴为r。求当转轴分别以下面的角速度匀速转动时，A0、B0绳的拉力。例题5：如图所示，V形细杆A0B能绕其竖直的对称轴00’转动，V形杆的两臂与转轴间的夹角均为α=450．质量均为m=0.1kg的小环，分别套在V形杆的两臂上，并用长为Ｌ=1.2m、能承受最大拉力Fmax=4.5N的轻质细线连结，环与臂间的最大静摩擦力等于两者间弹力的0.2倍．当杆以角速度ω转动时，细线始终处于水平状态，取g=10m/s2．⑴求杆转动角速度ω0的最小值；⑵将杆的角速度从ω0最小值开始缓慢增大，直到细线断裂，写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式。解：⑴角速度最小时，fmax沿杆向上，则：，且：，r=0.5l∴ω1=10/3rad/s≈3.33rad/s⑵摩擦力沿杆向下达到最大之后，轻绳开始有拉力，当fmax沿杆向下时，有：∴ω2=5rad/s当细线拉力达到最大时，有：∴ω3=10rad/s∴例题6：如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上叠放着质量均为1kg的A、B两个物块，B物块用长为0.25m的细线与固定在转盘中心处的拉力传感器相连，两个物块和传感器的大小均可不计.细线能承受的最大拉力为8N.A、B间的动摩擦因数为0.4，B与转盘间的动摩擦因数为0.1，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。转盘静止时，细线刚好伸直，传感器的读数为零.当转盘以不同的角速度匀速转动时，传感器上就会显示相应的读数F.试通过计算在坐标系中作出F－ω2图象.g取10m/s2.解：ABω当B物体与转台将发生滑动时的角速度为；则：FT=0，ω∈[0,2]；当A物体所受的摩擦力大于AB间最大静摩擦力时，A将要脱离B物体，此时的角速度由得则：（ω∈[2,4]），ω=ω2时绳子的张力为故