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高中物理编辑
2019_2020学年高中物理第5章习题课3竖直面内的圆周运动问题教案新人教版必修2
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  • 资源类别教案
    资源子类同步教案
  • 教材版本人教版(新教材)
    所属学科高中物理
  • 适用年级高一年级
    适用地区全国通用
  • 文件大小1487 K
    上传用户goldfisher
  • 更新时间2019/10/30 17:19:58
    下载统计今日0 总计12
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资源简介

习题课3 竖直面内的圆周运动问题

[学习目标] 1.了解竖直面上圆周运动的两种基本模型. 2.掌握轻绳约束下圆周运动的两个特殊点的相关分析. 3.学会分析圆周运动问题的一般方法.

 

 竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型

轻绳模型(如图所示)的最高点问题

1.绳(内轨道)施力特点:只能施加向下的拉力(或压力)

2.在最高点的动力学方程FTmgm.

3.在最高点的临界条件FT0,此时mgm,则v.

v时,拉力或压力为零.

v时,小球受向下的拉力或压力.

v时,小球不能达到最高点.

即轻绳模型的临界速度为v.

【例1】 一细绳与水桶相连,水桶中装有水,水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动,如图所示,水的质量m0.5 kg,水的重心到转轴的距离l50 cm.(g10 m/s2)

(1)若在最高点水不流出来,求桶的最小速率;(结果保留三位有效数字)

(2)若在最高点水桶的速率v3 m/s,求水对桶底的压力大小.

思路点拨:在最高点水不流出的临界条件为只有水的重力提供向心力,水与水桶间无弹力的作用.

[解析] (1)以水桶中的水为研究对象,在最高点恰好不流出来,说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力,此时桶的速率最小.

此时有:mgm

则所求的最小速率为:

v02.24 m/s.

(2)此时桶底对水有一向下的压力,设为FN,则由牛顿第二定律有:

FNmgm

代入数据可得:FN4 N.

由牛顿第三定律,水对桶底的压力:FN4 N.

[答案] (1)2.24 m/s (2)4 N

1.如图所示为模拟过山车的实验装置,小球从左侧的最高点释放后能够通过竖直圆轨道而到达右侧.若竖直圆轨道的半径为R,要使小球能顺利通过竖直圆轨道,则小球通过竖直圆轨道的最高点时的角速度最小为(  )

A  B2   C  D

C [小球能通过竖直圆轨道的最高点的临界状态为重力提供向心力,即mg2R,解得ω,选项C正确.]

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