专题-竖直平面内的圆周运动

专题：竖直面内的圆周运动1、圆周运动分类匀速圆周运动变速圆周运动2、认识竖直面内的圆周运动mRhO杆特点．一般竖直面内的圆周运动，物体所受的合外力不指向圆心。除了具有与速度垂直的法向力（向心力）以外，还有与速度平行的切向力，那么物体的速度不仅方向变化，大小也会变化.对此，高考只要求解决在最高点和最低点这两个特殊位置上的动力学问题.关系式依然适用，只是不同位置对应不同的v或ω而已.22224mTmrrmrvF3、高考对该部分的要求（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；（2）受力分析，确定研究对象在某个位置所处的状态，进行受力分析，分析哪些力提供了向心力。画出受力分析图;（3）列方程。取指向圆心方向为正方向，根据牛顿第二定律、向心力公式列方程。求出在半径方向的合力，即向心力；（对于匀速圆周运动，F向就是物体所受的合外力F合）（4）求解。4、处理圆周运动问题的一般步骤：一、没有支撑物的物体在竖直平面内的圆周运动。例如：绳，内侧槽5、竖直平面内的圆周运动属于变速圆周运动类型二、有支撑物的物体在竖直平面内的圆周运动。例如：杆，管道mgOmgO轨道mgONmgON一、绳拉小球在竖直面内做圆周运动1、最高点：RvmmgT2提问：小球在最高点向心力由什么力提供？临界条件：T=0，只有重力充当向心力gRvRvmmg2即：根据牛顿定律：gRv（2）当小球不能通过最高点。说明：（1）当小球能通过最高点gRv2、最低点：RvmmgT2重力和拉力共同提供向心力说明：如果小球通过最低点的速度过大细线可能被拉断巩固应用例：绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长=40cm.求（1）桶在最高点水不流出的最小速率？（2）水在最高点速率=3m/s时水对桶底的压力？(g取10m/s2)二、小球在竖直圆轨内侧做圆周运动1、最高点：RvmmgN2临界条件：N=0gRvRvmmg22、最低点：RvmmgN2例题：质量为m的物块沿竖直平面上的圆形轨道内侧运动，经最高点而不脱离轨道的最小速度是v0,则物块以２v0的速度经过轨道最高点时对轨道的压力大小为：Ａ、０Ｂ、mgＣ、3mgＤ、5mgC三、轻杆拉小球在竖直面内做圆周运动gRvRvmmg2RvmTmg21、最高点：2、最低点：与轻绳拉小球过最低点一样。（1）当v=0时，FN=mg（二力平衡）临界条件：恰好重力完全充当向心力RvmFmgN2（2）当gRv（3）当gRv说明:小球通过最高点时的速度可以为零例题:如图所示,细杆的一端与一小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动,现给小球一初速度,使它做圆周运动,圆中a、b点分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对的球的作用力可能是（）Ａ、a处为拉力，b处为拉力Ｂ、a处为拉力，b处为推力Ｃ、a处为推力，b处为拉力Ｄ、a处为推力，b处为推力ＡＢ例题：长度为Ｌ＝0.50m的轻质细杆ＯＡ，Ａ端有一质量为m=3.0kg，通过最高点时小球的速率为2.0m/s，取g=10m/s2,则此时细杆ＯＡ受到：Ａ、6.0N的拉力Ｂ、6.0N的压力Ｃ、２４Ｎ的拉力Ｄ、２４Ｎ的压力Ｂ四、小球在竖直光滑圆管内做圆周运动gRvRvmmg2RvmNmg2外管1、最高点：（1）当v=0时，N内管=mg（二力平衡）（2）临界条件：恰好重力完全充当向心力RvmNmg2内管（3）当gRv（4）当gRv说明:小球通过最高点时的速度可以为零2、最低点：与轻绳拉小球过最低点一样。RvmmgN2外管在竖直平面内放置的内径为r的环形光滑管，环的半径为R（R≫r），有一质量为m的球可在管内运动。当小球恰能沿圆周运动到最高点时其速度是多大？若在最高点的速度分别为v1、v2，则管对球的作用力如何？1222gRgRvvmR如图，内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置，其质量为2m，小球质量为m，在管内滚动，当小球运动到最高点时，导管刚好要离开地面，此时小球速度多大?（轨道半径为R）gR3作业：如图所示，质量m=0.2kg的小球固定在长为Ｌ＝0.9m的轻杆的一端，杆可绕Ｏ点的水平轴在竖直平面内转动，g=10m/s2，求：（１）当小球在最高点的速度为多大时，小球对杆的作用力为零？（２）当小球在最高点的速度分别为６m/s和1.5m/s时，杆对小球的作用力的大小和方向（３）小球在最高点的速度能否等于零？例、如图所示，质量为m的小球，用长为L的细绳，悬于光滑斜面上的o点，小球在这个倾角为θ的光滑斜面上做圆周运动，若小球在最高点和最低点的速率分别是vl和v2，则绳在这两个位置时的张力大小分别是多大?