【物理】竖直平面内的圆周运动课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章圆周运动6.4.3竖直平面内的圆周运动竖直平面内的圆周运动复习回顾：1、水平转盘上运动物体的临界问题水平转盘上运动物体的临界问题2、转盘模型的九种类型、转盘模型的九种类型竖直面内圆周运动的两类典型模型1.两类典型模型两类典型模型轻绳模型、轻杆模型轻绳模型、轻杆模型在竖直平面内做圆周运动的物体在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动至轨道最高点时的受按运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类力情况可分为两类:一是无支撑的一是无支撑的(如球与绳连接如球与绳连接,沿内轨道运动的沿内轨道运动的“过山车过山车”等等),称为称为“轻绳模型轻绳模型”;二是有支撑的二是有支撑的(如球与杆连接如球与杆连接,小球在弯管内运动等小球在弯管内运动等),称为称为“轻轻杆模型杆模型”。2.在最高点时绳、杆、环、管的临界情况分析在最高点时绳、杆、环、管的临界情况分析类型一：轻类型一：轻绳模型绳模型情景图示情景图示弹力弹力特征特征:在最高点无在最高点无支撑支撑,弹力弹力可能向下可能向下,也可能等于零也可能等于零受受力示意图：力示意图：FN向下向下FN等于零等于零力学力学特征：特征：mg+FN=m临界临界特征：特征：FN=0,vmin=过最高点过最高点条件：条件：v速度速度和弹力关系讨论分析：和弹力关系讨论分析：(1)若若v,小球能过小球能过最高点最高点,FN+mg=m;当当v 时时,绳、轨道对球产生弹力绳、轨道对球产生弹力,FN0;当当v=时时,FN=0;(2)若若v,小球不能过小球不能过最高点最高点,即在到达最高点前小球已即在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道或小球只经脱离了圆轨道或小球只在圆心在圆心以下的圆弧轨道上运动以下的圆弧轨道上运动类型二：类型二：轻杆模型轻杆模型情景图示情景图示弹力弹力特征特征:在最高点有在最高点有支撑，支撑，弹力可能向下弹力可能向下,可能向上可能向上,也可能也可能等等于零于零FN向下向下FN为零为零FN向上向上受受力示意图：力示意图：力学力学特征：特征：mgFN=m临界临界特征：特征：竖直向上的支持力竖直向上的支持力FN=mg,vmin=0过最高点过最高点条件：条件：v0速度速度和弹力关系讨论分析：和弹力关系讨论分析：(1)当当v=0时时,FN=mg,FN为为支持力支持力,沿半径背离圆心沿半径背离圆心;(2)当当0v 时时,FN+mg=m,FN沿半径指向圆心沿半径指向圆心,并随并随v的的增大而增大增大而增大甲乙丙丁C例2、绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长L=60cm，求：（g=10m/s2）（1）在最高点水不流出的最小速率？（2）水在最高点速率v=3m/s时，水对桶底的压力？BC AD甲乙CDA例8、如图所示，一个质量为m的小球（可视为质点）以某一初速度从A点水平抛出，恰好从圆管BCD的B点沿切线方向进入圆弧，经BCD从圆管的最高点D射出，恰好又落到B点。已知圆弧的半径为R且A与D在同一水平线上，BC弧对应的圆心角=60，不计空气阻力。求：（1）小球从A点做平抛运动的初速度v0的大小；（2）小球在D点时的速度大小；（3）在D点处小球对管壁的作用力 的大小和方向；总结总结