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人教版 (2019)必修 第二册1 圆周运动背景图课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册1 圆周运动背景图课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了构建知识网络，归纳专题小结，典练素养提升，答案B，答案A等内容，欢迎下载使用。
在这类问题中，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．常见情况有以下几种：(1)与绳的弹力有关的圆周运动临界问题．(2)因静摩擦力存在极值而产生的圆周运动临界问题．(3)受弹簧等约束的匀速圆周运动临界问题．(4)与斜面有关的圆周运动临界问题．
专题 水平面内的圆周运动的临界问题
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．在解答竖直面内的圆周运动问题时，对球在最高点的临界情况，要注意两类模型的区别，绳只能提供拉力，而杆既能提供拉力又能提供支持力．
专题 竖直平面内的圆周运动的临界问题
例2 如图所示，有一内壁光滑的试管装有质量为1 g的小球，试管的开口端封闭后安装在水平轴O上，转动轴到管底小球的距离为5 cm，让试管在竖直平面内做匀速转动．问：(1)转动轴达到某一转速时，试管底部受到小球的压力的最大值为最小值的3倍，此时角速度多大？
(2)当转动的角速度ω＝10 rad/s时，管底对小球的作用力的最大值和最小值各是多少？(g取10 m/s2)
答案：(1)20 rad/s (2)1.5×10－2 N 0
例3 长度0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量m＝2 kg的小球．求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向．(g取10 m/s2)(1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0 r/s；(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s.解析：小球在最高点的受力如图所示．
(1)杆的转速为2.0 r/s时，ω＝4π rad/s.由牛顿第二定律得F＋mg＝mLω2，故小球所受杆的作用力F＝mLω2－mg＝2×(0.5×42×π2－10) N＝138 N.即杆对小球提供了138 N的拉力．由牛顿第三定律知小球对轩的拉力大小为138 N，方向竖直向上．(2)杆的转速为0.5 r/s时ω′＝2πn′＝π rad/s.
同理可得小球所受杆的作用力F′＝mLω′2－mg＝2×(0.5×π2－10) N≈－10 N.力F′为负值表示它的方向与受力分析中所假设的方向相反，故小球对杆的压力大小为10 N，方向竖直向下．答案：(1)小球对杆拉力为138 N，方向竖直向上．(2)小球对杆的压力为10 N，方向竖直向下．
1．[物理观念]如图所示，游乐场中旋转飞椅带着游客在匀速旋转，则( )A．所有游客的线速度相等B．离转轴越远的游客角速度一定越大
C．离转轴越远的游客向心加速度一定越大D．离转轴越远的游客需要的向心力一定越大
【答案】C【解析】旋转飞椅带着游客在匀速旋转，则角速度相同，转速相同，由于游客到转轴的距离不同，根据v＝ωr，可知游客的线速度不同，A、B错误；根据a＝ω2r，可知离转轴越远的游客向心加速度一定越大，C正确；根据F＝mω2r，可知离转轴越远的游客需要的向心力不一定越大，还与游客的质量有关，D错误．
2．[物理观念]如图所示，细杆一端通过铰链与天花板连接，在细杆的中点和另一端分别固定小球甲和乙．将杆置于水平位置由静止释放，当杆转到竖直位置时( )A．甲球的角速度比乙的小B．甲球的角速度比乙的大C．甲球的线速度比乙的小D．甲球的线速度比乙的大
【答案】C【解析】甲球和乙球在同一转轴上，所以角速度相等，A、B错误；由公式v＝ωr，可知甲球的线速度比乙球的线速度小，C正确，D错误．
4．[科学推理]固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道ABCD，其A点与圆心等高，D点为轨道的最高点，DB为竖直线，AC为水平线，AE为水平面，如图所示．当小球自A点正上方某处由静止释放，且从A点进入圆弧轨道运动．只要适当调节释放点的高度．总能使球通过最高点D，则小球通过D点后( )A．一定会落到水平面AE上B．一定会再次落到圆弧轨道上C．可能会再次落到圆弧轨道上D．不能确定
5．[模型建构、科学推理] (多选)在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江(如图甲)，若把滑铁索过江简化成图乙的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，AB间的距离为L＝80 m，绳索的最低点离AB间的垂直距离h＝8 m．若把绳索看作是圆弧，已知一质量m＝52 kg的人借助滑轮(滑轮质量不计)滑到最低点的速度为10 m/s(g取10 m/s2)，那么( )
A．人在整个绳索上运动可看成是匀速圆周运动B．可求得绳索的圆弧半径为104 mC．人在滑到最低点时对绳索的压力为570 ND．在滑到最低点时人处于失重状态【答案】BC
在这类问题中，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．常见情况有以下几种：(1)与绳的弹力有关的圆周运动临界问题．(2)因静摩擦力存在极值而产生的圆周运动临界问题．(3)受弹簧等约束的匀速圆周运动临界问题．(4)与斜面有关的圆周运动临界问题．
专题 水平面内的圆周运动的临界问题
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．在解答竖直面内的圆周运动问题时，对球在最高点的临界情况，要注意两类模型的区别，绳只能提供拉力，而杆既能提供拉力又能提供支持力．
专题 竖直平面内的圆周运动的临界问题
例2 如图所示，有一内壁光滑的试管装有质量为1 g的小球，试管的开口端封闭后安装在水平轴O上，转动轴到管底小球的距离为5 cm，让试管在竖直平面内做匀速转动．问：(1)转动轴达到某一转速时，试管底部受到小球的压力的最大值为最小值的3倍，此时角速度多大？
(2)当转动的角速度ω＝10 rad/s时，管底对小球的作用力的最大值和最小值各是多少？(g取10 m/s2)
答案：(1)20 rad/s (2)1.5×10－2 N 0
例3 长度0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量m＝2 kg的小球．求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向．(g取10 m/s2)(1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0 r/s；(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s.解析：小球在最高点的受力如图所示．
(1)杆的转速为2.0 r/s时，ω＝4π rad/s.由牛顿第二定律得F＋mg＝mLω2，故小球所受杆的作用力F＝mLω2－mg＝2×(0.5×42×π2－10) N＝138 N.即杆对小球提供了138 N的拉力．由牛顿第三定律知小球对轩的拉力大小为138 N，方向竖直向上．(2)杆的转速为0.5 r/s时ω′＝2πn′＝π rad/s.
同理可得小球所受杆的作用力F′＝mLω′2－mg＝2×(0.5×π2－10) N≈－10 N.力F′为负值表示它的方向与受力分析中所假设的方向相反，故小球对杆的压力大小为10 N，方向竖直向下．答案：(1)小球对杆拉力为138 N，方向竖直向上．(2)小球对杆的压力为10 N，方向竖直向下．
1．[物理观念]如图所示，游乐场中旋转飞椅带着游客在匀速旋转，则( )A．所有游客的线速度相等B．离转轴越远的游客角速度一定越大
C．离转轴越远的游客向心加速度一定越大D．离转轴越远的游客需要的向心力一定越大
【答案】C【解析】旋转飞椅带着游客在匀速旋转，则角速度相同，转速相同，由于游客到转轴的距离不同，根据v＝ωr，可知游客的线速度不同，A、B错误；根据a＝ω2r，可知离转轴越远的游客向心加速度一定越大，C正确；根据F＝mω2r，可知离转轴越远的游客需要的向心力不一定越大，还与游客的质量有关，D错误．
2．[物理观念]如图所示，细杆一端通过铰链与天花板连接，在细杆的中点和另一端分别固定小球甲和乙．将杆置于水平位置由静止释放，当杆转到竖直位置时( )A．甲球的角速度比乙的小B．甲球的角速度比乙的大C．甲球的线速度比乙的小D．甲球的线速度比乙的大
【答案】C【解析】甲球和乙球在同一转轴上，所以角速度相等，A、B错误；由公式v＝ωr，可知甲球的线速度比乙球的线速度小，C正确，D错误．
4．[科学推理]固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道ABCD，其A点与圆心等高，D点为轨道的最高点，DB为竖直线，AC为水平线，AE为水平面，如图所示．当小球自A点正上方某处由静止释放，且从A点进入圆弧轨道运动．只要适当调节释放点的高度．总能使球通过最高点D，则小球通过D点后( )A．一定会落到水平面AE上B．一定会再次落到圆弧轨道上C．可能会再次落到圆弧轨道上D．不能确定
5．[模型建构、科学推理] (多选)在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江(如图甲)，若把滑铁索过江简化成图乙的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，AB间的距离为L＝80 m，绳索的最低点离AB间的垂直距离h＝8 m．若把绳索看作是圆弧，已知一质量m＝52 kg的人借助滑轮(滑轮质量不计)滑到最低点的速度为10 m/s(g取10 m/s2)，那么( )
A．人在整个绳索上运动可看成是匀速圆周运动B．可求得绳索的圆弧半径为104 mC．人在滑到最低点时对绳索的压力为570 ND．在滑到最低点时人处于失重状态【答案】BC
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