
6.4 生活中圓周運(yùn)動(dòng)習(xí)題課:臨界問(wèn)題分析 第六章 圓周運(yùn)動(dòng)滑板的外軌道模型過(guò)山車(chē)車(chē)輪新課入情景引題0物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)需要什么力?誰(shuí)來(lái)提供?需要向心力,由合力提供向心力方向:大?。嚎偸侵赶驁A心向心力的特點(diǎn)?什么叫向心加速度?其物理意義?公式如何?定義:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)總指向圓心的加速度。物理意義:描述速度方向變化快慢的物理量大?。盒抡n入復(fù)習(xí)回顧 0物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),若物體的線速度大小、角速度發(fā)生變化,會(huì)引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)發(fā)生變化,進(jìn)而出現(xiàn)某些物理量或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的突變,即出現(xiàn)臨界狀態(tài).圓周運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)的臨界問(wèn)題:新課入臨界問(wèn)題分析0(3)物體恰好(沒(méi)有)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),靜摩擦力達(dá)到最大值.(4)物體恰好要離開(kāi)接觸面,物體與接觸面之間的彈力為0.(5)繩子恰好斷裂,繩子的張力達(dá)到最大承受值.新課入臨界問(wèn)題分析0例1 如圖所示,A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)的水平圓盤(pán)面上,物體與盤(pán)面間的最大靜摩擦力均是其重力的k倍,三物體的質(zhì)量分別為2m、m、m,它們離轉(zhuǎn)軸的距離分別為R、R、2R.當(dāng)圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),若A、B、C三物體均相對(duì)圓盤(pán)靜止,則下列說(shuō)法正確的是A.A的向心加速度最大B.B和C所受摩擦力大小相等C.當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速緩慢增大時(shí),C比A先滑動(dòng)D.當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速緩慢增大時(shí),B比A先滑動(dòng)√新課入水平面的臨界問(wèn)題1例2 如圖所示,水平轉(zhuǎn)盤(pán)上放有質(zhì)量為m的物塊,物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為r.一段繩的一端與物塊相連,另一端系在圓盤(pán)中心上方 r處,繩恰好伸直,物塊和轉(zhuǎn)盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,設(shè)物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,已知重力加速度為g.(1)當(dāng)水平轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),繩上恰好有張力,求ω1的值;新課入水平面的臨界問(wèn)題1(2)當(dāng)水平轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度ω2勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊恰好離開(kāi)轉(zhuǎn)盤(pán),求ω2的值.“水流星”GFTmgFN當(dāng)FN=0時(shí)新課入豎直平面的臨界問(wèn)題2FTmg長(zhǎng)為r的細(xì)繩拴著小球在豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)F’Tmg注:繩子不能對(duì)球提供向上的支持力最高點(diǎn):最低點(diǎn):新課入豎直平面的臨界問(wèn)題2(1)繩(外軌道)施力特點(diǎn):只能施加指向圓心的拉力(或壓力).新課入豎直平面的臨界問(wèn)題2新課入豎直平面的臨界問(wèn)題2例3 如圖所示,在內(nèi)壁光滑的平底試管內(nèi)放一個(gè)質(zhì)量為1 g的小球,試管的開(kāi)口端與水平軸O連接.試管底與O相距5 cm,試管在轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).g取10 m/s2求:(1)轉(zhuǎn)軸的角速度達(dá)到多大時(shí),試管底所受壓力的最大值等于最小值的3倍?(2)轉(zhuǎn)軸的角速度滿足什么條件時(shí),會(huì)出現(xiàn)小球與試管底脫離接觸的情況?壓力最大新課入豎直平面的臨界問(wèn)題2例4.如圖所示,質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng).圓環(huán)半徑為R,小球半徑不計(jì),小球經(jīng)過(guò)圓環(huán)內(nèi)側(cè)最高點(diǎn)時(shí)剛好不脫離圓環(huán),則其通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)下列表述正確的是(重力加速度為g)A.小球?qū)A環(huán)的壓力大小等于mgB.重力mg充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力C.小球的線速度大小等于D.小球的向心加速度大小等于g√√√新課入豎直平面的臨界問(wèn)題2例5.如圖所示,質(zhì)量為m的小球固定在桿的一端,在豎直面內(nèi)繞桿的另一端O做圓周運(yùn)動(dòng).當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),瞬時(shí)速度大小為v= ,L是球心到O點(diǎn)的距離,g是重力加速度,則球?qū)U的作用力是√新課入豎直平面的臨界問(wèn)題21.如圖所示,汽車(chē)在炎熱的夏天沿不平的曲面行駛,其中最容易發(fā)生爆胎的點(diǎn)是(假定汽車(chē)運(yùn)動(dòng)速率va=vc,vb=vd)( ) A.a點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn)新課入課堂小試3√2.飛機(jī)俯沖拉起時(shí),飛行員處于超重狀態(tài),此時(shí)座位對(duì)飛行員的支持力大于所受的重力,這種現(xiàn)象叫過(guò)荷。過(guò)荷過(guò)重會(huì)造成飛行員大腦貧血,四肢沉重,暫時(shí)失明,甚至昏厥。受過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的空軍飛行員最多可承受9倍重力的支持力影響。取g=10 m/s2,則當(dāng)飛機(jī)在豎直平面上沿圓弧軌道俯沖速度為100 m/s時(shí),圓弧軌道的最小半徑為 ( )A.100 m B.111 mC.125 m D.250 m新課入課堂小試3√
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