23-(小專題)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題

1、 Page 1 of 9 教師備課手冊教師姓名 學(xué)生姓名填寫時(shí)間學(xué)科物理 年級(jí)上課時(shí)間課時(shí)計(jì)劃 2h 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)目標(biāo) 個(gè)性化學(xué)習(xí)問題解決教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué) 過程第 4 課時(shí) (小專題)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題突破一 水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界極值問題通常有兩類，一類是與摩擦力有關(guān)的臨界問題，一類是與彈力有關(guān)的臨界問題。1．與摩擦力有關(guān)的臨界極值問題物體間恰好不發(fā)生相對滑動(dòng)的臨界

2、條件是物體間恰好達(dá)到最大靜摩擦力，如果只是摩擦力提供向心力，則有 Fm＝ ，靜摩擦力的方向一定指向圓心；如果除摩擦力以外還有mv2r其他力，如繩兩端連物體，其中一個(gè)在水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，存在一個(gè)恰不向內(nèi)滑動(dòng)的臨界條件和一個(gè)恰不向外滑動(dòng)的臨界條件，分別為靜摩擦力達(dá)到最大且靜摩擦力的方向沿半徑背離圓心和沿半徑指向圓心。2．與彈力有關(guān)的臨界極值問題壓力、支持力的臨界條件是物體間的彈力恰好為零；繩上拉力的臨界條件是繩恰好拉直且其上無彈力或繩上

3、拉力恰好為最大承受力等?！镜淅?1】 (多選)(2014·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，20)如圖 1，兩個(gè)質(zhì)量均為 m 的小木塊 a 和b(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤上，a 與轉(zhuǎn)軸 OO′的距離為 l，b 與轉(zhuǎn)軸的距離為 2l，木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的 k 倍，重力加速度大小為 g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用 ω 表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說法正確的是 ( )圖 1A．b 一定比 a 先開始滑動(dòng)B．a(chǎn)、b

4、 所受的摩擦力始終相等Page 3 of 9 D．AB 繩的拉力范圍為 0～ mg2 33解析 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為零時(shí)，OB 繩的拉力最小，AB 繩的拉力最大，這時(shí)兩者的值相同，設(shè)為 F1，則 2F1cos 30°＝mg，F(xiàn)1＝ mg，增大轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，當(dāng) AB 繩的拉力剛好 33等于零時(shí)，OB 繩的拉力最大，設(shè)這時(shí) OB 繩的拉力為 F2，則 F2cos 30°＝mg，F(xiàn)2＝2 33mg，因此 OB 繩的拉力范圍

5、為 mg～ mg，AB 繩的拉力范圍為 0～ mg，B 項(xiàng)正332 3333確。答案 B突破二 豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的“輕繩、輕桿”模型1．“輕繩”模型和“輕桿”模型不同的原因在于“輕繩”只能對小球產(chǎn)生拉力，而“輕桿”既可對小球產(chǎn)生拉力也可對小球產(chǎn)生支持力。2．有關(guān)臨界問題出現(xiàn)在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng)，一般情況下，只討論最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況。物理情景 最高點(diǎn)無支撐 最高點(diǎn)有支撐實(shí)例球與繩連接、水流星、沿內(nèi)