1、圓周運動的常見模型,輕繩模型,輕桿模型,1、輕繩模型,一細繩拴著質量為m的小球在豎直平面內做直徑為r的圓周運動,最高點,o,思索:小球過最低點的最小速率是多少,最低點,當v=vmin,小球正好才能通過最低點,當vvmin,小球偏離原運動軌跡,不能通過最低點,當vvmin,小球才能通過最低點,臨界速率,實例一、“水流星,在“水流星”表演中,瓶子在豎直平面做圓周運動,在最低點時,杯口朝下,但杯中水卻不會流出來,思索:過山車為何在最低點也不會掉出來,實例二:過山車,類比拓展:單軌模型,一豎直放置、內壁光滑圓環,其直徑為r,質量為m的小球沿它的內表面做圓周運動,剖析小球在最低點的速率應滿足哪些條件
2、,當v=vmin,小球正好才能通過最低點,當vvmin,小球偏離原運動軌道,不能通過最低點,當vvmin,小球才能通過最低點,臨界速率,要保證過山車在最低點不掉出來,此時的速率必須滿足,鞏固練習1雜技藝人在做水流星演出時,用繩系衣著有水的水桶,在豎直平面內做圓周運動,若水的質量m05kg,繩長l=60cm,(1)若最低點水正好不流出,求水的速率大小。(2)水在最低點速度v3ms時,求水對桶底的壓力,模型2:輕桿模型,長為r的輕桿一端固定著一質量為m的小球,使小球在豎直平面內做圓周運動,特征:桿對球的力可以是拉力也可以是推力,o,B,模型2、輕桿模型,o,A,最高點,拉力,o,最低點,
3、拉力,推力,o,思索:在最低點時,桿對球的力何時表現為拉力?何時表現為推力?試求其臨界速率,o,思索:最低點的最小速率是多少,B,最低點,最小速率vmin=0,此時mg=F,鞏固練習2一根長l0.4m的細桿圓周運動,一端拴一質量m=0.2kg的小球,使其在豎直平面內繞繩的另一端做圓周運動,求:(1)小球通過最低點時的最小速率;(2)若小球以速率v1=3.0ms通過圓周最低點時,桿對小球的斥力拉力多大?方向怎樣,2m/s,2.5N方向沿直徑指向圓心,如圖圓周運動,有一內壁光滑、豎直放置的管型軌道,其直徑為r,管內有一質量為m的小球有做圓周運動,小球的半徑正好略大于管的外徑,類比拓展:雙軌模型(管線模
4、型,最低點,最高點,最小速率vmin=0,此時mg=F,當vv0,內壁對球有向下的支持力,當vv0,外壁對球有向上的壓力,加強訓練1.如圖所示,長為L的輕桿一端有一個質量為m的小球,另一端有光滑的固定軸O,現給球一初速率,使球和桿一起繞O軸在豎直平面內轉動,不計空氣阻力,則()A.小球抵達最低點的速率必須小于B.小球抵達最低點的速率可能為0C.小球抵達最低點受桿的斥力一定為拉力D.小球抵達最低點受桿的斥力一定為支持力,2.寬度為0.50m的輕質細桿,端有一質量為m=3.0kg,通過最低點時小球的速度為2.0m/s,取g=10m/s2,則此時細桿遭到()、6.0N的拉力、6.0N的壓力、的拉力、的壓力,3.游樂園里過山車原理的示意圖如圖所示。設過山車的總質量為m,由靜止從高為h的斜軌頂端A點開始下降,到直徑為r的方形軌道最低點B時正好對軌道無壓力。求在方形軌道最低點B時的速率大小