人教版 (2019)必修 第二册第六章 圆周运动1 圆周运动教课ppt课件
展开2.与支持面或杆的弹力有关的临界问题此问题要分析出恰好无支持力这一临界状态下的角速度(或线速度)等。
如图所示,匀速转动的水平转台上,沿半径方向放置两个用细线相连的小物块A、B(可视为质点),质量分别为mA=3 kg、mB=1 kg;细线长L=2 m,A、B与转台间的动摩擦因数μ=0.2。开始转动时A放在转轴处,细线刚好拉直但无张力, 重力加速度g=10 m/s2。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)使细线刚好拉直但无张力,转台转动的最大角速度ω1为多少;(2)使A、B能随转台一起匀速圆周运动,转台转动的最大角速度ω2为多少?
思路引导:解这类问题,要特别注意分析物体做圆周运动的向心力来源,考虑达到临界条件时物体所处的状态,即临界速度、临界角速度,然后分析该状态下物体的受力特点,结合圆周运动知识,列方程求解。解析:(1)当转台角速度为ω1时,B与转台间摩擦力恰好达最大静摩擦力,细绳的张力刚好为零;有:μmBg=mBLω代入数值解得:ω1=1 rad/s。
答案:(1)1 rad/s (2)2 rad/s
二、竖直面内圆周运动的轻绳模型1.模型概述无支撑物(如球与绳连接,沿内轨道运动的“过山车”等)的竖直面内的圆周运动,称为“轻绳模型”。
如图所示,长度为L=0.4 m的轻绳,系一小球在竖直平面内做圆周运动,小球的质量为m=0.5 kg,小球半径不计,g取10 m/s2,求:(1)小球刚好通过最高点时的速度大小;(2)小球通过最高点时的速度大小为4 m/s时,绳的拉力大小;(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N,小球运动过程中速度的最大值。
三、竖直面内圆周运动的轻杆模型1.模型概述有支撑物(如球与杆连接,小球在弯管内运动等)的竖直面内的圆周运动,称为“轻杆模型”。
长L=0.5 m、质量可忽略的细杆,其一端可绕O点在竖直平面内转动,另一端固定着一个小球A。A的质量为m=2 kg,当A通过最高点时,如图所示,求在下列两种情况下小球对杆的作用力:(1)A在最高点的速度为1 m/s;(2)A在最高点的速度为4 m/s。
答案:(1)16 N,方向向下 (2)44 N,方向向上
易错提醒:求物体对轨道(杆)的压力,或对绳(杆)的拉力时,先根据牛顿第二定律求出轨道(杆)对物体的支持力或绳(杆)对物体的拉力,再根据牛顿第三定律,求出物体对轨道(杆)的压力或对绳(杆)的拉力。
一、高考真题探析 (2020·新课标Ⅰ,16)如图,一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m,该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时,速度大小为8 m/s,此时每根绳子平均承受的拉力约为( )A.200 N B.400 NC.600 N D.800 N
思路引导:秋千荡到最低点时,需要竖直向上的向心力,分析秋千和同学整体的受力,根据牛顿第二定律列式子求解每根绳子平均承受的拉力。
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