物理公开课竖直面圆周运动

竖直面圆周运动问题二：过山车在竖直向下的重力作用下，为什么没掉下来呢？问题一：过山车完成圆周运动的条件是什么？过山车在圆周运动时最难通过哪一点呢？圆轨道最高点GN过山车在最高点受到：重力G和轨道的弹力N在重力G和轨道的弹力N作用下过山车为什么没有掉下来呢？重力G和轨道的弹力N合力的效果是提供过山车做圆周运动的向心力，而不再是下落的效果（G+N=F向）RV2RV2GN在最高点:N+mg=m解得:N=m-mg依据此公式，你能找出N与v存在哪些关系？gRGN1)轨道对车的支持力随速度的增大而增大；2）当v=时，N=0，车恰能到达最高点;3)当v时，N0，车能够到达最高点;4)当v时，车不能到达最高点gRgR过山车能完成竖直面圆周运动的条件：在最高点时，通过最高点的最小速度叫做临界速度。gRv•过山车的圆周运动属于内轨道的竖直圆周运动，由于竖直圆周运动比较复杂，高考只考物体在最高点和最低点的运动和受力情况，而最高点的情况属于难点。•常见的题型中，除了内轨道的，还有轻绳的，轻杆的，细管的，外轨道的。下面我们将着重分析这些类型中，物体通过最高点的最小速度（临界速度）是多少。轻绳mgT已知小球系在轻绳的一端，在竖直面内做圆周运动，要使小球能顺利完成该圆周运动则需满足什么条件？小球完成竖直面圆周运动的条件：在最高点时，gRv≥关注最高点在轻杆和细管模型中小球完成圆周运动的条件还是在最高点时，吗？gRvOA不是！！临界速度应该V=0！！最高点有支撑！！质量为m的小球,套在长为L轻杆上在竖直平面内转动,在最高点,试讨论小球的速度:在什么范围内,杆对小球有向上的支持力?在什么范围内,杆对小球有向下的拉力?速度为何值时,杆对小球无作用力?FmgFmgmg质量为m的光滑小球,在半径为R的圆管内滚动,小球直径小于圆管的直径，请讨论：小球的速度为何值时,轨道与小球间无相互作用力?在什么范围内,轨道内侧对小球有向上的支持力?在什么范围内,轨道外侧对小球有向下的压力?NmgNmgmg总结（杆和细管）：1、小球过最高点的临界条件：v。=02、小球过最高点时杆或管对小球产生弹力的情况：①当v=0时，F=mg(F为支持力，方向向上)②当0v,mg-F=m(F为支持力，方向向上)③当v=时，F=0④当v时，mg+F=m(F为拉力或压力，方向向下)rv2grgrgrrv2归纳对于竖直面做圆周运动的物体能通过最高点的临界速度：•内轨道和轻绳类属于同一种，物体在最高点均是无支撑的，临界速度都是V=,且F=0，重力完全提供向心力•轻杆和细管类也属于同一种，物体在最高点均是有支撑的，临界速度都是V=0,且mg=FgR如图所示，物体均在竖直面内做圆周运动.（1）若R、g为已知条件，则球刚好通过最高点的临界速度V0分别是多少？球在最高点，杆、绳或轨道对球作用力刚好为零时，球的临界速度分别是多少？0v（2）在轻杆与管道的图中，小球的质量m=3kg，半径R=0.5m，g=10m/s2，管道光滑，求下列情况下，小球受到（杆或管道）的力F的大小和方向.mvRmvR实例分析假如你是司机，开车遇到这两种路面，你应该怎么开？加速？减速？（1）凹形路面mvmgNRVmmgN2容易爆胎！（2）拱形桥mvmgNRVmNmg2gRvmax容易飞车•如图所示，汽车在一段丘陵地匀速率行驶，由于轮胎太旧而发生爆胎，则图中各点中最易发生爆胎的位置是在?a处