竖直面圆周运动(绳杆模型)课件.ppt

高中物理必修二,1,ppt课件,竖直面圆周运动最高点的临界问题,一、细绳模型二、细杆模型,2,ppt课件,1）对下图四副图小球在最高点和最低点进行受力分析,（1）,（2）,（3）,（4）,小球在竖直平面内做圆周运动时，物体不能被支持,小球在竖直平面内做圆周运动时，物体能被支持,3,ppt课件,一、细绳和内轨模型,理论研究,2.能过最高点的临界条件：,4,ppt课件,物体不能做完整的圆周运动，即还未到达最高点就已经脱离了轨道,一、细绳模型,【问题探讨】小球以不同速度通过最高点时细绳对小球拉力的情况.,物体恰能做完整的圆周运动,物体能做完整的圆周运动,5,ppt课件,【演示】水流星,6,ppt课件,例1:绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，成为“水流星”，水的质量m=0.5kg,绳长L=0.4m,求：(g=10m/s2)求水桶经过最高点时水不流出的最小速率？水在最高点速率V=4m/s时，桶底对水的压力？,学以致用,7,ppt课件,2）质量为m的小球在竖直平面内的圆轨道的内则运动，经过最高点而不脱离轨道的临界速度为V，当小球以2V的速度经过最高点时，对轨道的压力是多大？,（N=3mg）,8,ppt课件,理论研究,二、细杆模型,1.能过最高点的临界条件：,m,O,r,v,1）能否到达最高点的:2)拉力还是支持力的临界条件：,9,ppt课件,二、细杆模型,细杆对小球有拉力.,细杆对小球有支持力.,细杆对小球无作用力.,细杆对物体可以施加拉力或者施加支持力。,【问题探讨】2.小球以不同速度通过最高点时细杆对小球的作用情况.,FN=0,10,ppt课件,重力、绳的拉力,重力、杆的拉力或支持力,重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力,竖直平面内的变速圆周运动,11,ppt课件,例2:如图所示，细杆的一端与小球相连，可绕过O点自由转动，细杆长0.5m，小球质量为0.5kg，现给小球一初速度使它做竖直面圆周运动，求:小球通过最高点时,下列两种情况下杆对球作用力的大小。(g=10m/s2)（1）过最高点时小球的速率为1.0m/s;（2）过最高点时小球的速率为4.0m/s.,学以致用,12,ppt课件,轻杆模型,1、小球在最高点的速度由零逐减增大的过程中，下列说法正确的是（）A 向心力逐减增大 B 杆对球的弹力逐渐增大 C杆对球的弹力逐减减小 D杆对球的弹力先减小后增大,答案：D,13,ppt课件,轻杆模型变式圆管轨道,2、小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法正确的是（）A 小球通过最高点时的最小速度为B 小球通过最高点的最小速度为零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 小球在水平线ab以下的管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力,BD,a,b,R,14,ppt课件,练习:用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环(管径远小于R)竖直放置,一小球(可看作质点,直径略小于管径)质量为m=0.2kg在环内做圆周运动,求:小球通过最高点A时,下列两种情况下球对管壁的作用力。取g=10m/s2A的速率为1.0m/sA的速率为4.0m/s,15,ppt课件,解：,先求出杆的弹力为0的速率v0,mg=mv02/l,v02=gl=5,v0=2.25 m/s,(1)v1=1m/s v0 球应受到内壁向上的支持力N1,受力如图示:,mg-FN1=mv12/l,得:FN1=1.6 N,(2)v2=4m/s v0 球应受到外壁向下的支持力N2如图所示:,则 mg+FN2=mv22/l,得 FN2=4.4 N,由牛顿第三定律,球对管壁的作用力分别为:(1)对内壁1.6N向下的压力;(2)对外壁4.4N向上的压力。,16,ppt课件,重力、绳的拉力,重力、杆的拉力或支持力,竖直面圆周运动最高点的临界问题,小结：,17,ppt课件,