下载文档原格式
![高中物理(2019新教材)必修第二册教学课件：第六章圆周运动 第1节圆周运动(共23张PPT)[优秀课件][优秀课件](https://img.taocdn.com/s1/m/db43d0bf0b4c2e3f572763e0.png)
高中物理圆周运动模型概述及解释说明1. 引言1.1 概述在高中物理学习中，圆周运动是一个非常重要的概念。
它涉及到物体在环形轨道上运动过程中所受到的力和速度的变化，以及与之相关的各种数学描述和公式推导。
通过深入理解圆周运动模型，我们可以更好地理解自然界中许多现象和实际问题，并能够应用这些知识来解决相应的物理问题。
本文将对高中物理课程中关于圆周运动模型的基本概念进行概述和解释说明，旨在帮助读者更加全面和深入地理解圆周运动这一重要物理概念，并能够应用相关知识解决实际问题。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
首先是引言部分，简要介绍了本文的主题和目标。
其次是圆周运动模型的基本概念部分，包括对圆周运动简介、特点以及在圆周运动中物体受力分析等内容进行阐述。
第三部分涉及到圆周运动的数学描述与公式推导，具体包括角度与弧长关系、角速度与线速度关系以及加速度与半径、角速度之间的关系的推导过程。
第四部分是实例解析，通过求解常见的圆周运动问题，演示不同类型问题的解题方法和思路。
最后一部分是结论与总结，对圆周运动模型进行认识与理解、应用与意义以及局限性和未来研究方向进行讨论。
1.3 目的本文旨在向读者介绍并详细解释高中物理课程中涉及到的圆周运动模型，帮助读者全面理解圆周运动概念的含义和特点，并且能够应用相应知识解决实际问题。
通过本文内容的学习，读者可以更好地把握物体在圆周运动中所受到力和速度变化规律，并能够利用这些知识来分析和解决相关问题。
同时，对于未来进一步研究圆周运动模型以及其在现实生活中应用领域的读者来说，本文还可以为其提供一定的参考和启发。
2. 圆周运动模型的基本概念：2.1 圆周运动简介：圆周运动是物体围绕某一固定点以圆形轨迹进行的运动。
这种运动常见于日常生活中，如旋转的车轮、风扇叶片的转动等。
2.2 圆周运动的特点：在圆周运动中，物体围绕固定点做匀速或变速旋转，具有以下特点：首先，圆周运动中物体离心加速度恒定，大小与距离固定点的距离成正比。
专题竖直平面内的圆周运动班级：姓名：【基础知识】 1． 轻绳模型(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 F T ＋ mg ＝ m v r 2v 2(3) 在最高点的临界条件 F T ＝ 0，此时 mg ＝m r ，则 v ＝① v ＝ gr 时，拉力或压力为；② v> gr 时，小球受向下的拉力或压力；③ v< gr 时，小球(填“能”或“不能” )达到最高点，即轻绳的临界速度为v ＝。
2． 轻杆模型(1) 杆 (双轨道 )施力特点：既能施加向下的拉力，也能施加向上的支持力。
(2) 在最高点的动力学方程当 v＞v2v 增大而增大；gr 时， F N＋ mg＝ m r，杆对球有向下的拉力，且随v2当 v＝gr 时， mg＝ m r，杆对球；v2当v＜ gr 时， mg－ F N＝ m r，杆对球有向上的支持力；当v＝ 0 时， mg＝ F N，球恰好到达最高点。
(3) 杆类的临界速度为v＝。
【例题分析】1．乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为 m 的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（）A ．车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来B ．人在最高点时对座仍可能产生压力，但压力一定小于mgC．人在最低点时对座位的压力等于mgD ．人在最低点时对座位的压力大于mg2．如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，下列说法中正确的是()A．小球通过管道最低点时，小球对管道的压力向下B．小球通过管道最低点时，小球对管道的压力向上C．小球通过管道最高点时，小球对管道的压力可能向上D．小球通过管道最高点时，小球对管道可能无压力3．如图所示，长为 l 的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直面内做圆周运动，关于最高点的速度v，下列说法正确的是()A ． v 的极小值为glB ． v 由零逐渐增大，向心力也增大C．当 v 由gl逐渐增大时，杆对小球的弹力逐渐增大D ．当 v 由gl逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐增大4．如图所示，细杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长0.5 m，小球质量为 3 kg，现给小球一初速度使它做圆周运动，若小球通过轨道最低点a 的速度为v a＝4 m/s，通过轨道最高点b 的速度为v b＝2 m/s，取 g＝10 m/s2，则小球通过最低点和最高点时对细杆作用力的情况是()A ．在 a 处为拉力，方向竖直向下，大小为126 NB ．在 a 处为压力，方向竖直向上，大小为126 NC．在 b 处为拉力，方向竖直向上，大小为 6 ND ．在 b 处为压力，方向竖直向下，大小为 6 N5．如图长为L的轻杆一端有一个质量为m的小球，另一端有光滑的固定轴O，现给球一初速度，使球和杆一起绕 O轴在竖直平面内转动，不计空气阻力，则（）A. 小球到达最高点的速度必须大于gLB. 小球到达最高点的速度可能为0C. 小球到达最高点受杆的作用力一定为拉力D.小球到达最高点受杆的作用力一定为支持力6．长L＝0.5m的细绳拴着小水桶绕固定轴在竖直平面内转动，筒中有质量0.5Kg 的水，求：（1）在最高点时，水不流出的最小速度是多少？（2）在最高点时，若速度v＝3m/s ，水对筒底的压力多大？OLmm＝7．如图所示，在竖直平面内有一内径为 d 的光滑圆管弯曲而成的环形轨道，环形轨道半径 R远远大于 d，有一质量为 m的小球，直径略小于 d，可在圆管中做圆周运动。
竖直平面内的圆周运动的临界问题竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动。
一般情况下，只讨论最高点和最低点的情况，常涉及过最高点时的临界问题。
临界问题的分析方法：首先明确物理过程，正确对研究对象进行受力分析，然后确定向心力，根据向心力公式列出方程，由方程中的某个力的变化与速度变化的对应关系，从而分析找出临界值。
１．“绳模型”如图6-11-1所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况。
（注意：绳对小球只能产生拉力）（1）小球能过最高点的临界条件：绳子和轨道对小球刚好没有力的作用mg =2v m Rv 临界（2）小球能过最高点条件：v（当v（3）不能过最高点条件：v（实际上球还没有到最高点时，就脱离了轨道）２．“杆模型”如图6-11-2所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况 （注意：轻杆和细线不同，轻杆对小球既能产生拉力，又能产生推力。
）（1）小球能最高点的临界条件：v = 0，F = mg （F 为支持力）（2）当0< vF 随v 增大而减小，且mg > F > 0（F 为支持力） （3）当v=F =0（4）当vF 随v 增大而增大，且F >0（F 为拉力）【案例剖析】例1．长为L 的细绳，一端系一质量为m 的小球，另一端固定于某点，当绳竖直时小球静止，再给小球一水平初速度0v ，使小球在竖直平面内做圆周运动，并且刚好能过最高点，则下列说法中正确的是 （ ）A ．球过最高点时，速度为零B ．球过最高点时，绳的拉力为mg图6-11-1a b图6-11-2 bC ．开始运动时，绳的拉力为2v m LD解析：开始运动时，由小球受的重力mg 和绳的拉力F 的合力提供向心力，即20v F mg m L-=，20v F m mg L=+，可见C 不正确；小球刚好过最高点时，绳拉力为0，2v mg m L =，v 以，A 、B 、C 均不正确。
故选：D例2：如图6-11-3所示，一轻杆一端固定质量为m 的小球，以另一端 O 为圆心，使小球做半径为R 的圆周运动，以下说法正确的是 （ ）A ．球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零 B．球过最高点时，最小速度为C ．球过最高点时，杆对球的弹力一定与球的重力方向相反D ．球过最高点时，杆对球的弹力可以与球的重力反向，此时重力一定大于杆对球的弹力 解析：小球用轻杆支持过最高点时，0v =临，故B 不正确；当v =时，F = 0故A 正确。
