高一物理圆周运动临界问题学科导学案2.docVIP

龙文教育学科导学案 教师: 学生: 日期: 2012-6-17 星期: 日 时段: 8：00—10:00 课 题 圆周运动中的临界问题 年级 高高 一 学习目标与 考点分析 1.熟练处理水平面内的临界问题 2.掌握竖直面内的临界问题 3.圆周运动动力学特征及应用 4.匀速圆周运动的多解问题 学习重点 1.圆周运动动力学特征及应用 2.匀速圆周运动的多解问题 学习方法 分析法，归纳法，讨论法，练习法等 学习内容与过程 一．水平面内的圆周运动 例1： 如图8—1所示水平转盘上放有质量为m的物快，当物块到转轴的距离为r时,若物块始终相对转盘静止，物块和转盘间最大静摩擦力是正压力的倍，求转盘转动的最大角速度是多大？ 拓展：如o点与物块连接一细线，求当①1=时，细线的拉力T ②2=时，细线的拉力T 图8—1 注：分析物体恰能做圆周运动的受力特点是关键 二．竖直平面内圆周运动中的临界问题 图8—2甲 图8—2乙 图8—3甲 图8—3乙 如图8—2甲、乙 所示，没有支撑物的小球在竖直平面作圆周运动过最高点的情况 临界条件 能过最高点的条件 ，此时绳或轨道对球分别产生______________ 不能过最高点的条件 如图8—3甲、乙所示，为有支撑物的小球在竖直平面做圆周运动过最高点的情况竖直平面内的圆周运动，往往是典型的变速圆周运动。对于物体在竖直平面内的变速圆周运动问题，中学阶段只分析通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态，下面对这类问题进行简要分析。 能过最高点的条件 ，此时杆对球的作用力 当0V时，杆对小球 ，其大小 当v=时，杆对小球 当v时，杆对小球的力为 其大小为____________ 讨论：绳与杆对小球的作用力有什么不同？ 例2．长度为L=0.50m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=3.0kg的小球，如图8—4所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是2.0m/s，（g=10m/s）则此时细杆OA受的（ ） A. 6.0N的拉力 B. 6.0N的压力 C.24N的压力 D. 24N的拉力 图8—4 三 动力学特征及应用 物体做匀速圆周运动时，由合力提供圆周运动的向心力 且有 方向始终指向圆心 1. 基本概念及规律的应用 [例1] 如图3所示，质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点和端点，当杆在光滑水平面上绕O点匀速转动时求杆OA和AB段对球A的拉力之比。 例1解析：隔离A、B球进行受力分析，如图3所示。因A、B两球角速度相同，设为，选用公式，并取指向圆心方向为正方向，则 对A球： ① 对B球： ② ①②两式联立解得 图3 点评：向心力是指做匀速圆周运动物体受到的合力，而不一定是某一个力，要对物体进行正确的受力分析。 2. 轨迹圆（圆心、半径）的确定 [例2] 甲、乙两名滑冰运动员，，，面对面拉着弹簧秤做匀速圆周运动的滑冰表演，如图5所示，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为9.2N，下列判断中正确的是（ ） A. 两人的线速度相同，约为40m/s B. 两人的角速度相同，为6rad/s C. 两人的运动半径相同，都是0.45m D. 两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m 图5 解析：甲、乙两人做圆周运动的角速度相同，向心力大小都是弹簧的弹力，则有即且，，解得， 由于 所以 而，r不同，v不同。所以答案选D。 点评：有些匀速圆周运动的轨迹圆是比较“隐蔽”的，一旦理解错误，就会给解题带来麻烦，如本题中两人做匀速圆周运动的半径并不是两人的间距，例2中A、B做圆周运动的圆心并不是圆环的中心O等。 3. 联系实际问题 [例3] 司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行驶突然发现前方有一堵墙，他是刹车好还是转弯好？（设转弯时汽车做匀速圆周运动，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。） 解析：设汽车质量为m，车轮与地面的动摩擦因数为，刹车时车速为，此时车离墙距离为，为方便起见，设车是沿墙底线的中垂线运动