2012屆高考物理備考復(fù)習(xí)圓周運(yùn)動中的臨界問題教案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高三 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)



§6.8.《圓周運(yùn)動中的臨界問題》學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.熟練處理水平面內(nèi)的臨界問題
2.掌握豎直面內(nèi)的臨界問題
【自主學(xué)習(xí)】
一.水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動
例1: 如圖8—1所示水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物快,當(dāng)物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為r時,若物塊始終相對轉(zhuǎn)盤靜止,物塊和轉(zhuǎn)盤間最大靜摩擦力是正壓力的 倍,求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的最大角速度是多大?
拓展:如o點與物塊連接一細(xì)線,求當(dāng)① 1= 時,細(xì)線的拉力T ② 2= 時,細(xì)線的拉力T

圖8—1
注:分析物體恰能做圓周運(yùn)動的受力特點是關(guān)鍵
二.豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動中的臨界問題


圖8—2甲 圖8—2乙 圖8—3甲 圖8—3乙
1.如圖8—2甲、乙 所示,沒有支撐物的小球在豎直平面作圓周運(yùn)動過最高點的情況
○1臨界條
○2能過最高點的條 ,此時繩或軌道對球分別產(chǎn)生______________
○3不能過最高點的條
2.如圖8—3甲、乙所示,為有支撐物的小球在豎直平面做圓周運(yùn)動過最高點的情況
豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動,往往是典型的變速圓周運(yùn)動。對于物體在豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動問題,中學(xué)階段只分析通過最高點和最低點的情況,并且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài),下面對這類問題進(jìn)行簡要分析。
○1能過最高點的條 ,此時桿對球的作用力
○2當(dāng)0<V< 時,桿對小球 ,其大小
當(dāng)v= 時,桿對小球
當(dāng)v> 時,桿對小球的力為 其大小為____________
討論:繩與桿對小球的作用力有什么不同?

例2.長度為L=0.50m的輕質(zhì)細(xì)桿OA,A端有一質(zhì)量為m=3.0kg的小球,如圖8—4所示,小球以O(shè)點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,通過最高點時小球的速率是2.0m/s,(g=10m/s )則此時細(xì)桿OA受的( )
A. 6.0N的拉力 B. 6.0N的壓力 C.24N的壓力 D. 24N的拉力
【針對訓(xùn)練】
1.汽車與路面的動摩擦因數(shù)為 ,公路某轉(zhuǎn)彎處半徑為R(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)問:若路面水平,汽車轉(zhuǎn)彎不發(fā)生側(cè)滑,汽車最大速度應(yīng)為多少?
2.長為L的細(xì)繩,一端系一質(zhì)量為m的小球,另一端固定于某點,當(dāng)繩豎直時小球靜止,現(xiàn)給小球一水平初速度v ,使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,并且剛好過最高點,則下列說法中正確的是:( )
A.小球過最高點時速度為零
B.小球開始運(yùn)動時繩對小球的拉力為m
C.小球過最高點時繩對小的拉力mg
D.小球過最高點時速度大小為
3.如圖8—5所示,細(xì)桿的一端與小球相連,可繞過O點的水平軸自由轉(zhuǎn)動,先給小球一初速度,使它做圓周運(yùn)動。圖中 a、b分別表示小球軌道的最低點和最高點,則桿對小球的作用力可能是:( )
A.a(chǎn)處為拉力 b處為拉力
B. a 處為拉力 b處為推力
C. a 處為推力 b處為拉力
D.a處為推力 b處為拉力
A


圖8—4 圖8—5

4.以下說法中正確的是:( )
A.在光滑的水平冰面上,汽車可以轉(zhuǎn)彎
B.火車轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的數(shù)值時,內(nèi)軌將會受壓力作用
C.飛機(jī)在空中沿半徑為R的水平圓周盤旋時,飛機(jī)的翅膀一定處于傾斜狀態(tài)
D.汽車轉(zhuǎn)彎時需要的向心力由司機(jī)轉(zhuǎn)動方向盤所提供的力
【能力訓(xùn)練】
1.如圖8—6所示A、B、C三個物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺上,動摩擦因數(shù)均為 ,A的質(zhì)量為2m,B、C質(zhì)量均為m,A、B離軸為R,C離軸為2R,則當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)時,(設(shè)A、B、C都沒有滑動):( )
A.C物的向心加速度最大 B.B物的靜摩擦力最小
C.當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時,C比A先滑動 D. 當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時,B比A先滑動
2. 如圖8—7所示,物體與圓筒壁的動摩擦因數(shù)為 ,圓筒的半徑為R,若要物體不滑下,圓筒的角速度至少為:( )
A. B. C. D.

圖8—6 圖8—7 圖8—8
3.把盛水的水桶拴在長為L的繩子一端,使這水桶在豎直平面做圓周運(yùn)動,要使水桶轉(zhuǎn)到最高點時不從桶里流出,這時水桶的線速度至少應(yīng)該是:( )
A. B. C. D. 2 E. 0
4.如圖8—8 所示,小球在光華圓環(huán)內(nèi)滾動,且剛好通過最高點,則求在最低點的速率為:( )
A.4gr B.2 C.2gr D.
5.汽車在傾斜的彎道上拐彎,彎道的傾角為 ,半徑為r,則汽車完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎的速率是:( )
A. B. C. D.
6.如圖8—9所示,長為L的輕桿一端固定一個小球,另一端固定在光滑水平軸上,使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,關(guān)于小球在過最高點的速度 ,下列敘述中正確的是:( )
A. 的極小值為
B. 由零逐漸增大,向心力也逐漸增大
C.當(dāng) 由 值逐漸增大時,桿對小球的彈力也逐漸增大
D.當(dāng) 由 值逐漸減小時,桿對小球的彈力也逐漸增大
7.如圖8—10所示,質(zhì)量為m的物體隨水平傳送帶一起勻速運(yùn)動,A為傳送帶的終端皮帶輪,皮帶輪半徑為r,要使物體通過終端時,能水平拋出,皮帶輪的轉(zhuǎn)速至少為:( )
A. B. C. D.
8.用絕緣細(xì)線拴住一帶正電的小球,在方向豎直向上的勻強(qiáng)電場中的豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,則正確的說法是:( )
A.當(dāng)小球運(yùn)動到最高點a時,線的張力一定最小
B.當(dāng)小球運(yùn)動到最低點b時,小球的速度一定最大
C.小球可能做勻速圓周運(yùn)動
D.小球不可能做勻速圓周運(yùn)動 A
m

a a


圖8—9 圖8—10 圖8—11

9.童非,江西人,中國著名體操運(yùn)動員,首次在單杠項目實現(xiàn)了“單臂大回環(huán)”,用一只手抓住單杠,伸展身體,以單杠為軸做圓周運(yùn)動,假設(shè)童非質(zhì)量為65kg,那么,在完成“單臂大回環(huán)”的過程中,童非的單臂至少要能夠承受多大的力?(g=10m/s )

10.如圖8—11所示,質(zhì)量為m=100g的小物塊,從距地面h=2.0m出的斜軌道上由靜止開始下滑,與斜軌道相接的是半徑r=0.4m的圓軌道, 若物體運(yùn)動到圓軌道的最高點A時,物塊對軌道恰好無壓力,求物塊從開始下滑到A點的運(yùn)動過程中克服阻力做的功。(g=10m/s )
【學(xué)后反思】
___________________________________________________________________________________________________________________ 。


《圓周運(yùn)動中的臨界問題》學(xué)案參考答案:
例1 = 拓展:○1T1 =0 ○2T = 例2. B
針對訓(xùn)練:1.V = 2.D 3.AB 4.BC
能力訓(xùn)練:1.ABC 2.D 3.A 4.D 5.C 6.BC 7.C 8.C 9.5mg 10.1J





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