高中物理《第五章 专题 圆周几类典型问题》导学案新人教版必修2.doc

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1、专题圆周几类典型问题【学习目标】1、进一步掌握各种圆周运动中向心力的来源。2、理解物体在竖直平面内的圆周运动。3、体验合作探究学习的过程。【自主学习】一、关于圆周运动中向心力的问题1、向心力是由力提供的；2、向心力Fn====二、研究圆周运动的问题的方法：列出F合=Fn的方程，即=【合作探究】探究点一研究竖直平面内圆周运动中的临界问题（只分析最高点）甲乙丙丁（绳模型）（曲面内侧）（杆模型）（环模型）1、如图甲、乙所示，没有支撑物的小球在竖直平面作圆周运动过最高点的情况：（1）小球在最高点受到力，刚好通过

2、最高点的临界条件是只受到力（2）能过最高点的条件，此时绳或轨道对球分别产生______________（3）不能过最高点的条件2、如图丙丁所示，为有支撑物的小球在竖直平面做圆周运动过最高点的情况：竖直平面内的圆周运动，往往是典型的变速圆周运动。对于物体在竖直平面内的变速圆周运动问题，中学阶段只分析通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态，下面对这类问题进行简要分析。（1）能过最高点的条件，此时杆对球的作用力（2）当0

3、其大小当v>时，杆（或环）对小球的作用力向，其大小3.讨论：绳（曲面内侧）与杆（环）对小球的作用力有什么不同？探究归纳：探究点二绳模型和杆模型小球通过最高点的最小速度已知小球的质量为m，运动半径为r完成下列问题：（1）轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动，能通过最高点的最小速度。（2）小球沿竖直平面内光滑圆环的内侧做圆周运动，能通过最高点的最小速度。（3）轻杆固定一小球在竖直平面内做圆周运动，能通过最高点的最小速度和杆的作用力为零时的速度。（4）小球在竖直平面内的光滑环内做圆周运动，能通过最高点的最小速度

4、和环的作用力为零时的速度。探究归纳：情景问题：1.游乐园里过山车原理的示意图如图所示。设过山车的总质量为m，由静止从高为h的斜轨顶端A点开始下滑，到半径为r的圆形轨道最高点B时恰好对轨道无压力。求在圆形轨道最高点B时的速度大小。rBAh2．杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m＝0．5kg，绳长l=60cm，求：(1)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．OLm3.如图所示，长为L的轻杆一端有一个质量为m的小球，另一端

5、有光滑的固定轴O，现给球一初速度，使球和杆一起绕O轴在竖直平面内转动，不计空气阻力，则（）A.小球到达最高点的速度必须大于B.小球到达最高点的速度可能为0C.小球到达最高点受杆的作用力一定为拉力D.小球到达最高点受杆的作用力一定为支持力vR4.如图所示，在竖直平面内有一内径为d的光滑圆管弯曲而成的环形轨道，环形轨道半径R远远大于d，有一质量为m的小球，直径略小于d，可在圆管中做圆周运动。若小球恰能在圆环轨道中完成圆周运动，则小球在通过最高点时受到轨道给它的作用力为___________。若小球通过圆环轨

6、道最高点时速度恰为，则小球在通过最高点时受到轨道给它的作用力为___________。5.如图所示，用一连接体一端与一小球相连，绕过O点的水平轴在竖直平面内做圆周运动，设轨道半径为r，图中P、Q两点分别表示小球轨道的最高点和最低点，则以下说法正确的是()A.若连接体是轻质细绳时，小球到达P点的速度可以为零B.若连接体是轻质细杆时，小球到达P点的速度可以为零C.若连接体是轻质细绳时，小球在P点受到细绳的拉力可能为零D.若连接体是轻质细杆时，小球在P点受到细杆的作用力为拉力，在Q点受到细杆的作用力为推力探究

7、点三水平面内圆周运动中的临界问题OO’A1、水平转盘上放有质量为m的物快，当物块到转轴的距离为r时,若物块始终相对转盘静止，物块和转盘间最大静摩擦力是正压力的μ倍，求转盘转动的最大角速度是多大？2.如图所示，两绳系一质量为m＝0.1kg的小球，上面绳长L＝2m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30°与45°，问球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧，当角速度为3rad／s时，上、下两绳拉力分别为多大？30°45°ABC探究归纳：解决圆周运动中临界问题的一般方法1、对物体进行受力分析2、找到其中可以变化的力以及

8、它的临界值3、求出向心力（合力或沿半径方向的合力）的临界值4、用向心力公式求出运动学量（线速度、角速度、周期、半径等）的临界值探究四、圆周运动的周期性问题如图所示，半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动，其正上方h处沿OB方向水平抛出一个小球，要使球与盘只碰一次，且落点为B，则小球的初速度v＝_________，圆盘转动的角速度ω＝_________。探究归纳：利用圆周运动的周期性把另一种运动（例如匀速直线运动、平抛运动）联系起来。圆周