高中物理圓周運動典型例題解析

1、圓周運動的實例分析典型例題解析圓周運動的實例分析典型例題解析【例1】用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運動，則下列說法中，正確的是[]A小球過最高點時，繩子中張力可以為零B小球過最高點時的最小速度為零C小球剛好能過最高點時的速度是RgD小球過最高點時，繩子對小球的作用力可以與球所受的重力方向相反解析：像該題中的小球、沿豎直圓環(huán)內(nèi)側(cè)作圓周運動的物體等沒有支承物的物體作圓周運動，通過最高點時有下列幾種情況：(1)mgmvRv

2、2當(dāng)＝，即＝時，物體的重力恰好提供向心力，向心Rg加速度恰好等于重力加速度，物體恰能過最高點繼續(xù)沿圓周運動這是能通過最高點的臨界條件；(2)mgmvRv2當(dāng)＞，即＜時，物體不能通過最高點而偏離圓周Rg軌道，作拋體運動；(3)mgmvRvmg2當(dāng)＜，即＞時，物體能通過最高點，這時有Rg＋F＝mv2R，其中F為繩子的拉力或環(huán)對物體的壓力而值得一提的是：細(xì)繩對由它拴住的、作勻速圓周運動的物體只可能產(chǎn)生拉力，而不可能產(chǎn)生支撐力，因而小球過最高點

3、時，細(xì)繩對小球的作用力不會與重力方向相反所以，正確選項為A、C點撥：這是一道豎直平面內(nèi)的變速率圓周運動問題當(dāng)小球經(jīng)越圓周最高點或最低點時，其重力和繩子拉力的合力提供向心力；當(dāng)小球經(jīng)越圓周的其它位置時，其重力和繩子拉力的沿半徑方向的分力(法向分力)提供向心力【問題討論】該題中，把拴小球的繩子換成細(xì)桿，則問題討論的結(jié)果就大相徑庭了有支承物的小球在豎直平面內(nèi)作圓周運動，過最高點時：ω＝＋解之得ω＝22m22rfTfmrm當(dāng)角速度從ω2繼續(xù)增加

4、時，A球所受的摩擦力方向?qū)⒀貤U指向外側(cè)，并隨ω的增大而增大，直至fA＝fm為止設(shè)此時角速度為ω3，并有A球：mω32r＝T－fm，B球：mω322r＝fm＋T解之得ω3＝2fmrm若角速度ω繼續(xù)增加，和將一起向一側(cè)甩出3ABB點撥：(1)由于A、B兩球角速度相等，向心力公式應(yīng)選用F＝mω2r(2)分別找出ω逐漸增大的過程中的幾個臨界狀態(tài)，并正確分析各個不同階段的向心力的來源及其變化情況，揭示出小球所需向心力的變化對所提供向心力的靜摩擦力

5、及繩子拉力之間的制約關(guān)系，這是求解本題的關(guān)鍵【問題討論】一般情況下，同學(xué)們大多能正確地指出“A、B系統(tǒng)將最終向B一側(cè)甩出”這一物理現(xiàn)象但是對于中間的動態(tài)變化過程是怎樣的？為什么是這樣的？很少有同學(xué)能講清楚對于此類物理過程的挖掘要深刻、分析要細(xì)致，只有這樣，才能使自己跳出題?！纠?】長L＝0.5m的輕桿，其一端連接著一個零件A，A的質(zhì)量m＝2kg現(xiàn)讓A在豎直平面內(nèi)繞O點做勻速圓周運動，如圖38－2所示在A通過最高點時，求下列兩種情況下A對