高一物理平抛运动的实例分析、圆周运动的基本物理量、圆周运动的临界条件北师大版【会员独享】.docVIP

高一物理平抛运动的实例分析、圆周运动的基本物理量、圆周运动的临界条件北师大版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 平抛运动的实例分析、圆周运动的基本物理量、圆周运动的临界条件 二. 知识归纳总结： 1. 匀速圆周运动。 （1）理解描述匀速圆周运动快慢的物理量。 线速度和角速度都是描述匀速圆周运动的质点运动快慢的物理量，线速度侧重于物体通过弧长快慢的程度；而角速度侧重于质点转过角度的快慢程度。它们都有一定的局限性，任何一个速度（v或ω）都无法全面准确地反映出做匀速圆周运动质点的运动状态。例如地球围绕太阳的线速度是3×104m/s，这个数值是较大的，但它的角速度却小，其值为2×10-7rad/s。我们不能从它的线速度大就得出它圆周运动快的结论，同样也不能从它角速度小就得出它做圆周运动慢的结论，事实上是因为地球绕太阳做圆周运动的轨道半径很大，所以线速度较大，但由于一年才转一周，角速度却很小。因此为了全面准确地描述质点做圆周运动的状态必须用线速度和角速度。 （2）掌握线速度、角速度、周期间的关系。 注意：（1）ω、T、f三个量中任一个确定其余两个也就确定，但v还和r有关；（2）固定在同一根转轴上转动的物体其角速度相等；（3）用皮带传动、铰链传动、齿轮咬合都满足边缘线速度大小相等。 2. 匀速圆周运动的向心力。 向心力是产生向心加速度的原因，它好像不断地把物体从圆周运动的切线（这是物体不受向心力时将会运动的路线）上拉回到圆周上来，使物体同圆心的距离保持不变，特别注意：向心力不是物体单独受到的外力。由于做匀速圆周运动的物体受到的外力的合力指向圆心，我们就把这个指向圆心的合外力叫做向心力，向心力是由效果命名的力。因此，向心力是“效果力”，向心力可以由重力、弹力、摩擦力等来充当，也可以是这些力的合力或它们的分力来提供，即任何力都可能提供向心力，向心力的作用只改变线速度的方向，不改变线速度大小。 （1）向心力大小（实验演示）：跟物体质量m、圆周半径r和运动的角速度ω有关，其关系为： （高中阶段不要求推导） （2）向心加速度： ①概念：向心力产生的加速度，只是描述线速度方向变化的快慢。 ③方向：总是指向圆心，时刻在变化，是一个变加速度。 注意：当ω为常数时，a向心与r成正比；当v为常数时，a向心与r成反比；若无特殊条件，不能说a向心与r成正比还是反比。 3. 专题讨论，竖直平面内的圆周运动。 对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态。 （1）没有物体支持的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点如图所示： ①临界条件：小球在最高点时绳子的拉力（或轨道的弹力）刚好等于零，小球的重力充当圆周运动所需的向心力，设v临是小球能通过最高点的最小速度。 ②能通过最高点的条件：v≥v临。 ③不能通过最高点的条件：v＜v临，实际上小球在达到最高点之前就脱离了圆轨道。 （2）有物体支持的球在竖直平面内做圆周运动情况，如图所示： ①临界条件：由于硬杆或管壁的支撑作用，小球能到达最高点的临界速度v临＝0，轻杆对小球的支持力：FN＝mg。 【典型例题】 例1. 飞机以200m/s的水平速度飞行，某时刻让A球落下，相隔1s又让B球落下，不计空气阻力，关于A球和B球在空中位置的关系，正确的说法是（ ） A. A球在B球的后下方 B. A球在B球的前下方 C. A球在B球的正下方 D. 不能确定 分析和解答： 由于惯性，A球和B球在水平方向与飞机有共同的速度200m/s，尽管A球落下而B球还没下落时，A、B两球在水平方向的运动情况都相同，故A、B两球和飞机总在一条竖直线上（因为x＝v0t，v0同、t同，故x同）；竖直方向A、B球都作 故正确答案是C。 例2. 如图所示，一个小球从楼梯顶部以v0＝2m/s的水平速度抛出，所有的台阶都是高0.2m，宽0.25m。问小球从楼梯顶部抛出后首先撞到哪一级台阶上？ 分析和解答： 小球水平抛出后做平抛运动，为判断小球首先撞在哪一级台阶上，可将台阶边缘用虚线连接起来，看小球撞到虚线上时水平位移处于怎样的范围即可判出。 设小球经t s撞到虚线上，此时水平位移为x，竖直位移为y，则根据平抛运动规律有： ∴小球首先撞到第三级台阶上 例3. 在研究平抛物体运动的实验中，用一张印