2022-2023学年高一物理同步讲义（人教 ）专题6竖直面内的圆周运动（学生版）.pdf

第六章圆周运动

专题6竖直面内的圆周运动

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课程标准核心素养

1.掌握竖直面内圆周运动的轻绳模型的分

1、物理观念：轻绳模型、轻杆模型。

析方法．.

2、科学思维：能在竖直平面内做完整圆周运动的条件。

2.掌握竖直面内圆周运动的轻杆模型的分

3、科学探究：探究不同情况的最高点的临界情况。

析方法．

4、科学态度与责任：用所学的竖直平面内的知识解决

3.竖直平面内内轨道、外轨道和双轨道问题

生活生产中的问题。

知识精讲

知识点01竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型

导学探究

如图所示，甲图中小球受绳拉力和重力作用，乙图中小球受轨道的弹力和重力作用，在竖直面内做圆周运

动，小球在绳、轨道的限制下不能远离圆心且在最高点无支撑，我们称这类运动为“轻绳模型”．

1．小球在竖直平面内的运动是匀速圆周运动吗？

2．小球运动到最高点时向心力由什么力来提供？绳上拉力(或轨道的弹力)与速度有何关系？

3．试分析小球通过最高点的最小速度．

4．分析小球通过最高点时绳上拉力与速度的关系．

【即学即练】长为的细绳，一端系一质量为的小球，另一端固定于某点。当绳竖直时小球静止，再

1Lm

v

给小球一水平初速度，使小球在竖直平面内做圆周运动。关于小球的运动下列说法正确的是（）

0

A．小球过最高点时的最小速度为零

B．小球过最高点时最小速度为2gL

2

v

C．小球开始运动时绳对小球的拉力为m0

L

D．小球运动到与圆心等高处时向心力由细绳的拉力提供

知识点02竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型

导学探究

如图所示，细杆上固定的小球和在光滑管形轨道内运动的小球在重力和杆(管道)的弹力作用下在竖直平面内

做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型”．

1．试分析小球通过最高点的最小速度．

2．分析小球在最高点时杆上的力(或管道的弹力)随速度的变化．

【即学即练2】如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，

重力加速度为g，则下列说法正确的是（）

A．小球在水平线ab以上的管道中运动时，内侧管壁对小球可能有作用力

r

B．小球通过最高点时的最小速度vming(R)

2

C．小球在水平线ab以下的管道中运动时，外侧管壁对小球一定无作用力

D．小球通过最高点时的最小速度vming(R+r)

能力拓展

1．两类模型对比

轻绳模型(最高点无支撑)轻杆模型(最高点有支撑)

球与绳连接、水流星、沿内轨道运动的

实例球与杆连接、球在光滑管道中运动等

“过山车”等

图示

受力

示意

图

F向下或等于零

弹F向下、等于零或向上

弹

力学