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坚直平面内的圆周运动之杆模型与线模型

 

 

物理组:许锦荣

        一.本节学习目标:
        1.理解最高点速度的临界问题,并会建立向心力方程求解力或者运动量。
        2.理解杆—球,线—球模型在竖直平面内做的圆周运动重力对其的影响
        3.会分析任意位置的向心力来源,并建立向心力方程求解力或者运动量。

        二.重难点:两种模型中最高点的临界问题

        三.师生探究问题:
        (一)如图所示,小球的质量为m=1kg,固定在轻细直杆的一端,并随杆一起绕杆的另一端O点,在竖直平面内圆周运动,已知杆长L=10m,(g=10 )如果小球经过最高点时
        (1)小球只受重力,求小球的速度v
        (2)速度大小V=12m/s ,求杆对球的作用力
        (3)速度大小V=8 m/s , 求杆对球的作用力

        结论:在杆-球圆周运动模型中,杆长为L,小球质量为m,在最高点位置,如果小球的速度为V,如何分析并求解杆对球的作用力F?

 

 

        (二)把上面模型中的轻细杆,换成轻绳(或细线),已知绳长为L,小球质量为m,
        如果在最高点处小球速度为V
        (1)求解一下绳上的拉力F。     


 

        (2)与硬杆相比,绳对小球的作用力有什么不同  
  
     
                                         
        那小球要通过最高点,对小球的速度有没有要求?

 

 


 
        (三) 用细线拴着质量为m的小球,在竖直平面内做半径为L的圆周运动,
        (1)用学过的圆周运动向心力知识求解图中该位置绳上的拉力。(已知:m  V  θ  L)

        (2)分析一下从最高点到最低点的过程中,绳上拉力的变化情况。


        (3)最低点位置,如果小球速度为V,求杆(绳)上的拉力

 

        (四)其它模型最高点位置速度的临界问题:
        1.在竖直平面内圆周运动的翻滚过山车,在最高点位置速度有何限定?类似于_______模型
        2.同心圆环模型。类似于___________模型
        3.汽车在拱形桥桥顶,在该位置,从安全角度考虑,对汽车的速度又有何限定?

   

        (五)本节知识小结:

 

 

 

 

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