第四章 第二十二课时 专题强化：圆周运动的临界问题-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

这是一份第四章 第二十二课时 专题强化：圆周运动的临界问题-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义），文件包含指对幂函数的图象与性质解析版pdf、指对幂函数的图象与性质学生版pdf等2份学案配套教学资源，其中学案共30页， 欢迎下载使用。
专题强化：圆周运动的临界问题
1.会分析水平面内、竖直面内及倾斜面内物体做圆周运动的向心力来源及动力学问题。2.掌握分析判断临界问题的方法。
考点一　水平面内圆周运动的临界问题
考点二　竖直面内圆周运动的临界问题
考点三　斜面上圆周运动的临界问题
水平面内圆周运动的临界问题
2.与弹力有关的临界极值问题(1)两个接触物体分离的临界条件是物体间的弹力恰好为零。(2)绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力。
(2024·江苏卷·8)生产陶瓷的工作台匀速转动，台面上掉有陶屑，陶屑与台面间的动摩擦因数处处相同(台面足够大)，则A.越靠近台面边缘的陶屑质量越大B.越靠近台面边缘的陶屑质量越小C.陶屑只能分布在圆台边缘D.陶屑只能分布在某一半径的圆内
拓展1　把例2中装置改为如图所示，木块a在转轴中心，木块a、b用水平轻绳连接(刚好拉直)，其他条件不变。(1)当圆盘从静止开始绕轴缓慢地加速转动时，木块a、b所受圆盘的摩擦力和轻绳拉力如何变化？
答案　随着角速度的增大，木块b受到的摩擦力先增加后保持不变，当轻绳开始有拉力时，a开始受到摩擦力作用，之后逐渐增大，直到达到最大静摩擦力；轻绳开始时没有拉力，当木块b受到的摩擦力达到最大静摩擦力时，开始有拉力，拉力逐渐增大。
(2)转动的角速度多大时，a、b开始滑动？
拓展2　把例2中装置改为如图所示，木块a、b用水平轻绳连接(刚好拉直)，其他条件不变。(1)当ω为多大时轻绳开始有拉力？
(2)当ω为多大时木块a、b相对于圆盘会滑动？
拓展3　把例2中装置改为如图所示，木块a、b用水平轻绳连接(刚好拉直)，其他条件不变。(1)当ω为多大时轻绳开始有拉力？
(2)当ω为多大时木块a所受的静摩擦力为零？
物体做圆周运动时，若物体的速度、角速度发生变化，会引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)发生变化，进而出现某些物理量或运动状态的突变，即出现临界状态，分析圆周运动临界问题的方法是让角速度或线速度从小逐渐缓慢增大，分析各物理量的变化，找出临界状态。
竖直面内圆周运动的临界问题
1.竖直面内圆周运动一般为变速圆周运动，故除最高点和最低点(或等效最高点和等效最低点)合外力指向圆心，其他位置合外力不指向圆心。2.在变速圆周运动中，只需要把合外力沿圆心方向和速度方向正交分解，指向圆心的分力提供向心力，只改变速度的方向，沿切线方向的合力改变速度的大小。3.只有重力做功的竖直面内的变速圆周运动机械能守恒，有其他力参与做功的可用动能定理或能量守恒解题。
4.竖直面内圆周运动的两类模型
分析竖直平面内圆周运动临界问题的思路
斜面上圆周运动的临界问题
1.特点：在斜面上做圆周运动的物体，因所受的控制因素不同(摩擦力控制、绳控制、杆控制等)，物体的受力情况和所遵循的规律也不相同。2.方法：物体在斜面上做圆周运动时，设斜面的倾角为θ，重力垂直斜面的分力与物体受到的支持力大小相等，解决此类问题时，可以按以下操作，把问题简化。物体在转动过程中，转动越快，越容易滑动的位置是最低点，恰好滑动时有μmgcs θ-mgsin θ=mω2R。
(2)当圆盘角速度ω=2 rad/s时，为维持物体相对圆盘静止，求物体与盘面间的动摩擦因数的最小值。
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1.(2025·江苏盐城市期中)如图所示，质量相等的两车以相同的速率转弯行驶。图甲是水平路面、图乙是倾斜路面。关于两辆汽车的受力情况，以下说法正确的是A.两车的向心力大小相等B.两车都受到路面的滑动摩擦力C.两车受到路面的支持力都竖直向上D.乙车受到路面的摩擦力可能指向弯道外侧
2.(2025·江苏扬州市段考)游乐园有一种游戏设施叫作“魔盘”，游戏规则是：缓慢增大水平魔盘角速度，谁最后被甩出去，谁就会赢得比赛；下列四位同学想赢得比赛，其他条件相同的情况下A.甲同学认为应该抱一重物B.乙同学认为躺着比坐着好C.丙同学认为靠近边缘好D.丁同学认为靠近中心好
5.(2026·江苏南京市期中)一半径为r=0.2 m的波轮洗衣机内有一件质量为m=0.5 kg的衣服(如图乙中小物块)，衣服贴着桶壁以角速度ω=20 rad/s绕中心轴做匀速圆周运动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，若此时衣服恰好不下滑，求：(1)衣服对桶壁的压力大小；
(2)衣服与桶壁之间的动摩擦因数。
6.(2026·江苏无锡市检测)如图所示，质量m=1 kg的小滑块静止在粗糙水平转盘上，一根长L=1 m的细线一端连接在滑块上，另一端连接在圆盘竖直转轴上的A点，细线刚好伸直时与竖直方向的夹角θ=37°，使转盘绕转轴在水平面内转动，并缓慢增
大转速，已知滑块与转盘间的动摩擦因数μ=0.6，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cs 37°=0.8。求：
(1)当ω1为多少时，绳子恰好有拉力；
(2)当ω2为多少时，滑块恰好与转盘脱离。
9.(2026·江苏南通市检测)如图所示，用钉子将长为L的细绳一端固定于O点，另一端系质量为m的小球处于静止状态。现给小球一水平向右的初速度，小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动，重力加速度为g，不计空气阻力。(1)求小球运动到最高点的速度大小v；