高中物理竖直平面内的圆周运动复习
高中物理必修二第六章圆周运动考点精题训练(带答案)
高中物理必修二第六章圆周运动考点精题训练单选题1、一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内作半径为R的圆周运动，如图所示，则（）A．小球过最高点时，杆所受弹力一定不为零B．小球过最高点时的最小速度是√gRC．小球过最高点时，杆的弹力可以向上，此时杆对球的作用力一定不大于重力D．小球过最高点时，杆对球的作用力一定跟小球所受重力的方向相反答案：CA．小球过最高点时，若只靠小球重力提供向心力时，杆所受弹力为零，故A错误；B．由于小球连接的轻杆，所以小球过最高点时的最小速度可以为零，故B错误；C．当小球过最高点，杆的弹力可以向上时，杆对小球的作用力反向向下，此时重力和杆的弹力的合力提供向心力，即mg−F=m v2 RF=mg−m v2 R此时杆对球的作用力小于或者等于重力，故C正确；D．当小球过最高点时的速度v>√gR时，此时合外力提供向心力，即F 合=mv2R>mg此时杆对球的作用力与小球的重力方向相同，故D错误。
故选C。
2、如图所示，质量相同的质点A、B被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面内做匀速圆周运动，则（）A．A的线速度一定比B的线速度大B．A的角速度一定比B的角速度大C．A的向心力一定比B的向心力小D．A所受细线的拉力一定比B所受细线的拉力小答案：AAB．设细线与竖直方向的夹角为θ，根据mgtanθ=mLsinθ⋅ω2=mv2 L sinθ得v=√gLsinθtanθω=√gL cosθA球细线与竖直方向的夹角较大，则线速度较大，两球L cosθ相等，则两球的角速度相等，故A正确，B错误；C．向心力F n=mgtanθA球细线与竖直方向的夹角较大，则向心力较大，故C错误；D．根据竖直方向上受力平衡有Fcosθ=mgA球与竖直方向的夹角较大，则A球所受细线的拉力较大，故D错误。
故选A。
3、如图所示为走时准确的时钟面板示意图，M、N为秒针上的两点。
以下判断正确的是（）A．M点的周期比N点的周期大B．N点的周期比M点的周期大C．M点的角速度等于N点的角速度D．M点的角速度大于N点的角速度答案：C由于M、N为秒针上的两点，属于同轴转动的两点，可知M与N两点具有相同的角速度和周期。
6.4 生活中的圆周运动(竖直平面)教案-2023学年高一物理人教版(2019)必修第二册
《竖直平面内的圆周运动》教学设计一、教材分析本节教学内容——《竖直平面内的圆周运动》，是高中物理2019版新教材必修2第六章第4节《生活中的圆周运动》之后应该专题复习的内容，这部分是历年高考的热点和难点，作为高三的复习课更需要结合动能定理，能量守恒等关系来进行复习。
二、学情分析在进行教学之前学生已掌握：物体做圆周运动的条件n F F =合，向心力表达式r T m r m r v F 2222n 4m πω===，对物体的受力分析等基本知识。
基础较好的学生也能知道物体在竖直面内要做圆周运动的条件，但是绝大多数学生还是停留在“印象”当中，要不就是“记得”要满足gR v ≥这个条件，对于哪种模型，在哪个位置满足这个条件就说不清。
另外，功能关系的考察是历年来高考的热点、难点内容，在“考纲”当中属于Ⅱ级要求，要求学生能够理解并运用，因此本节复习课会把“绳”模型中小球过最高点的临界条件与功能关系结合进行复习。
三、核心素养（一）物理观念1. 理解“绳”模型中物体做完整圆周运动的条件：物体要过最高点，且最高点速度满足gR v ≥。
2.功能关系的运用（二）科学思维通过实验现象的观察和理论的推导，得出小球要做圆周运动的条件，并结合功能关系进行运用。
（三）科学态度与责任实行新课标之后，高考更加注重对“理解能力”、“分析综合能力”、“实验能力”的考察，我们的备考更多的是做题，甚至是背题、背结论，致使学生无法触类旁通。
根本在于对物理过程分析的缺失，所以高三复习也有必要带着学生从具体的物理现象入手，理解得出的结论，引导学生形成科学探究意识和探究方法，并能够运用从而形成良好的思维习惯。
四、教学重难点重点：“绳”模型中物体完成完整圆周运动的临界条件难点：功能关系的运用五、教学设计（一）轻松一刻1.视频播放汽车过山车2.水流星3.自制大圆环演示4.现象归纳教师说明：刚才的3个情况都属于物体运动到高处时下方没有支撑的情况，我们统称为“绳”模型。
高中物理：物体在竖直面内的圆周运动
1、轻绳或细杆作用下物体在竖直面内的圆周运动（1）轻杆作用下的运动如图所示，杆长为L，杆的一端固定一质量为m的小球，杆的质量忽略不计，整个系统绕杆的另一端在竖直平面内做圆周运动，小球在最高点A时，若杆与小球m之间无相互作用力，那么小球做圆周运动的向心力仅由重力提供：得=，由此可得小球在最高点时有以下几种情况：当=0时，杆对球的支持力F N = mg，此为过最高点的临界条件。
②当=时，，=0③当0＜＜时，m g＞＞0且仍为支持力，越大越小④当＞时，＞0，且为指向圆心的拉力，越大越大（2）细绳约束或圆轨道约束下的运动：如图所示为没有支撑的小球（细绳约束、外侧轨道约束下）在竖直平面内做圆周运动过最高点时的情况。
①当，即当==时，为小球恰好过最高点的临界速度。
②当＜，即＞=时（绳、轨道对小球还需产生拉力和压力），小球能过最高点③当＞，即＜=时，小球不能通过最高点，实际上小球还没有到达最高点就已经脱离了圆周轨道。
竖直面内的圆周运动一般不是匀速圆周运动，而是变速圆周运动，此时由物体受到的合力沿半径方向的分力来提供向心力，一般只研究最高点和最低点，此情况下，经常出现临界状态，应注意：（1）绳模型：临界条件为物体在最高点时拉力为零（2）杆模型：临界条件为物体在最高点时速度为零例1、一根绳子系着一个盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯中的水并不流出来，如图所示，为什么呢？解析：对杯中水，当=时，即=时，杯中水恰不流出，若转速增大，＜时，＞时，杯中水还有远离圆心的趋势，水当然不会流出，此时杯底对水有压力，即N+=，N=－；而如果＞，＜时，水会流出。
例2、如图所示，轻杆OA长l=0.5m，在A端固定一小球，小球质量m=0.5kg，以O点为轴使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时，小球的速度大小为=0.4m/s，求在此位置时杆对小球的作用力。
（g取10 m／s 2）解法一：先判断小球在最高位置时，杆对小球有无作用力，若有作用力，判断作用力方向如何小球所需向心力==0.5×=0.16 N小球受重力=0.5×10=5 N重力大于所需向心力，所以杆对小球有竖直向上的作用力F，为支持力以竖直向下为正方向，对小球有－F=解得：F= 4.84 N解法二：设杆对小球有作用力F，并设它的方向竖直向下，对小球则有－F=F=－=－4.84 N“－”表示F方向与假设的方向相反，支持力方向向上。
高中物理圆周运动综合计算
高中物理圆周运动综合计算——竖直平面、水平面的圆周一、竖直平面内的圆周运动（一）汽车拱桥问题1、小车质量为1500kg，以10m/s速度经过半径为50m的拱形桥的最高点，如图8甲所示，取g＝10m/s2。
（1）求桥对小车支持力的大小。
（2）如图8乙所示，凹形路的半径也为50m，该小车以相同的速度通过凹形路的最低点时，求路面对小车支持力的大小。
2、如图一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部．（取g=10m/s2）（1）此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？（2）如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？（3）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？（二）绳球模型及变式3、一细杆与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m＝0.5kg，水的重心到转轴的距离l＝50cm。
⑴若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；⑵若在最高点水桶的速率v＝3m/s，求水对桶底的压力。
4、如图所示，用轻绳系住质量为m的小球，使小球在竖直平面内绕点O做园周运动．小球做圆周运动的半径为L．小球在最高点A的速度大小为v，不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)小球在最高点A时，绳子上的拉力大小；(2)小球在最低点B时，绳子上的拉力大小．5、如图所示，现有一根长L=1m的不可伸长的轻绳，其一端固定于O点，另一端系着质量m=0.5kg的小球（可视为质点），将小球提至正上方的A点处，此时绳刚好伸直且无张力．不计空气阻力，（g取10m/s2），则：（1）为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动，在A点至少应施加给小球多大的水平速度？（2）若小球以速度v=4m/s水平抛出的瞬间，绳中的张力为多少？1（3）若小球以速度v=1m/s水平抛出的瞬间，绳中若有张力，求其大小？若无张力，试求绳2子再次伸直时所经历的时间？6、用长为L的细杆拉着质量为m的小球在竖直平面内作圆周运动，小球运动到最高点时，速率等于2，求：杆在最高点所受的力是压力还是拉力？大小是多少？7、质量为25kg的小孩坐在秋千板上，小孩重心离系绳的横粱2.5m．如果秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是5m/s，她对秋千板的压力是多大？g=10m/s2．二、水平面内的圆周运动8、在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是108km/h。
高中物理必修二 第二章 专题强化5 竖直面内的圆周运动
6.在游乐园乘坐如图所示的过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内 沿圆周轨道运动，已知重力加速度为g，下列说法正确的是 A.车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉
住，若没有保险带，人一定会掉下去 B.人在最高点时对座位仍会产生压力，但压力一定
小于mg C.人在最高点和最低点时的向心加速度大小相等
√D.人在最低点时对座位的压力大于mg
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
过山车上人经过最高点及最低点时，受力如图，
在最高点，由 mg＋FN＝mvR12，可得：FN＝m(vR12－g)
①
在最低点，由 FN′－mg＝mvR22，可得：FN′＝m(vR22＋g)
②
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
当 v1≥ gR时，在最高点无保险带也不会掉下，且还可能会对座位 有压力，大小因 v1 而定，A、B 错误. 最高点、最低点两处向心力大小不相等，向心加速度大小也不相等 (变速率)，C错误. 由②式知，在最低点FN′＞mg，根据牛顿第三定律知，D正确.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
二、竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型
导学探究
如图所示，细杆上固定的小球和在光滑管形轨道内运动的小球在重 力和杆(管道)的弹力作用下在竖直平面内 做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型”. 1.分析求解小球通过最高点的最小速度. 答案 由于杆和管在最高点处能对小球产生向上的支持力，故小球 恰能到达最高点的最小速度v＝0，此时小球受到的支持力FN＝mg.
2.(多选)如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周 运动.圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环内侧最高点时刚好不 脱离圆环，则其通过最高点时下列表述正确的是(重力加速度为g) A.小球对圆环的压力大小等于mg
竖直面内的圆周运动模型(解析版)--2024届新课标高中物理模型与方法
2024版新课标高中物理模型与方法竖直面内的圆周运动模型目录一．一般圆周运动的动力学分析二．竖直面内“绳、杆(单、双轨道)”模型对比分析三．竖直面内圆周运动常见问题与二级结论三.过拱凹形桥模型一．一般圆周运动的动力学分析如图所示，做圆周运动的物体，所受合外力与速度成一般夹角时，可将合外力沿速度和垂直速度分解，则由牛顿第二定律，有：Fτ=maτ，aτ改变速度v的大小F n=ma n，a n改变速度v的方向，a n=v2r作一般曲线运动的物体，处理轨迹线上某一点的动力学时，可先以该点附近的一小段曲线为圆周的一部分作曲率圆，然后即可按一般圆周运动动力学处理。
Fτ=maτ，aτ改变速度v的大小F n=ma n，a n改变速度v的方向，a n=v2ρ，ρ为曲率圆半径。
二．竖直面内“绳、杆(单、双轨道)”模型对比分析轻绳模型(没有支撑)轻杆模型(有支撑)常见类型过最高点的临界条件由mg=mv2r得v临=gr由小球能运动即可得v临=0对应最低点速度v低≥5gr对应最低点速度v低≥4gr绳不松不脱轨条件v低≥5gr或v低≤2gr不脱轨最低点弹力F低-mg=mv低2/rF低=mg+mv低2/r，向上拉力F低-mg=mv低2/rF低=mg+mv低2/r，向上拉力最高点弹力过最高点时，v≥gr，F N+mg=mv2r，绳、轨道对球产生弹力F N=mv2r-mg向下压力(1)当v=0时，F N=mg，F N为向上支持力(2)当0<v<gr时，-F N+mg=m v2r，F N向上支持力，随v的增大而减小(3)当v=gr时，F N=0(4)当v>gr时，F N+mg=m v2r，F N为向下压力并随v的增大而增大在最高点的F N 图线取竖直向下为正方向取竖直向下为正方向三．竖直面内圆周运动常见问题与二级结论【问题1】一个小球沿一竖直放置的光滑圆轨道内侧做完整的圆周运动，轨道的最高点记为A 和最低点记为C ，与原点等高的位置记为B 。
高中物理 圆周运动典型例题详解
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，
将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，
维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故
【例4】以下属于离心现象应用的是（ BC ） A、水平抛出去的物体，做平抛运动 B、链球运动员加速旋转到一定的速度后将链球抛开 C、离心干燥器使衣物干燥 D、锤头松了，将锤柄在石头上磕风下就可以把柄安牢
解题感悟
2.两个圆周运动临界问题
v0
v0
杆连球（管通球）模型的临界问题
小球速度 运动情况 弹力的方向
弹力的大小
v=0 平衡状态 竖直向上的支持力
v gr 圆周运动 竖直向上的支持力
FN=mg
FN
mg
m
v2 r
v gr
圆周运动
v gr 圆周运动 指向圆心的拉力
FN
FN=0 mg
m
解题感悟
解决竖直平面内的变速圆周运动问题的关键是掌握两个圆周 运动模型和两个圆周运动临界问题： 1.两种圆周运动模型：
最低点圆周运动模型
最高点圆周运动模型
v0
v0
第四章 曲线运动和万有引力→3圆周运动
（三）考点应用，精讲精析 典型问题三：曲线运动中的动力学问题（四）------竖直平面内的变速圆周运动
例1 下列关于离心现象的说法正确的是（ ） A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现 象 B.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都 突然消失后，物体将做背离圆心的圆周运动 C.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都
突然消失后，物体将沿切线做匀速直线运动 D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都 突然消失后，物体将做曲线运动 【解析】向心力是根据效果命名的，做匀速圆周 运动的物体所需要的向心力是它所受的某个力或 几个力的合力提供的，因此，它并不受向心力的 作用.它之所以产生离心现象是由于F合=Fn<mω2r，
2022-2023学年高中物理 人教版：圆周运动 章节复习
联立①②两式，可解得 v＝ Rgsin θtan θ.
答案： Rgsin θtan θ
mg cos θ
y
FN
x
mg
向心力与向心加速度
1、方向： 始终指向圆心 （变量）
向 心
2、大小： an=
v2 r
=
vω
=
rω2
=
4π2 T2
r
加
速 3、物理意义： 描述速度方向变化的快慢 度
1、方向： 始终指向圆心 （变量）
1．圆周运动各物理量间的关系
2．常见的三种传动方式及特点
传动
图示
结论
类型
共轴
A、B 两点转动的周期、角速度相同，线速度与
传动
其半径成正比
皮带 传动
齿轮 传动
A、B 两点的线速度大小相同，角速度与其半径 成反比，周期与其半径成正比
v
A＝v
B(线速度)，
T T
A＝r1＝n B r2 n
1，ωA 2 ωB
图示
重力、弹力，弹力方向 重力、弹力，弹力方向向下、
受力特征
向下或等于零
等于零或向上
最 高 受力示意图
点
力学特征 临界特征
mg＋FN＝
v2 mr
FN＝0，vmin＝ gr
mg±FN＝
v2 mr
竖直向上的FN＝mg，v＝0
过最高 点条件
v≥ gr
v≥0
速度和 弹力关 系讨论 分析
①能过最高点时，v≥ gr， ①当 v＝0 时，FN＝mg，FN 为支持力，
生活实例：竖直平面内的圆周运动
FN
G
最高点
a
FN '
mg
部编版高中物理必修二第六章圆周运动带答案重点归纳笔记
(名师选题)部编版高中物理必修二第六章圆周运动带答案重点归纳笔记单选题1、如图为某一皮带传动装置，主动轮M的半径为r1，从动轮N的半A径为r2，已知主动轮做顺时针转动，转速为n1，转动过程中皮带不打滑。
下列说法正确的是（）A．从动轮做顺时针转动B．从动轮的角速度大小为2πn1r1r2n1C．从动轮边缘线速度大小为r2r1n1D．从动轮的转速为r2r12、如图所示，轻杆一端与一质量为m的小球相连，另一端连在光滑固定轴上，轻杆可在竖直平面内自由转动。
现使小球在竖直平面内做完整的圆周运动，不计空气阻力，重力加速度为g。
下列说法正确的是（）A．小球在运动过程中的任何位置对轻杆的作用力都不可能为0B．当轻杆运动到水平位置时，轻杆对小球的拉力大小不可能等于mgC．小球运动到最低点时，对轻杆的拉力可能等于4mgD．小球运动到最低点时，对轻杆的拉力一定不小于6mg3、如图所示，底部装有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周均有一定空间。
当公交车（）A．缓慢启动时，a、b均相对于公交车向后运动B．急刹车时，行李箱a相对于公交车向前运动C．缓慢转弯时，a、b均相对于公交车向外侧运动D．急转弯时，行李箱a相对于公交车向内侧运动4、如图所示，轻质细杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长1m，小球质量为1kg，现使小球在竖直平面内做圆周运动，小球通过轨道最低点A的速度为v A=7m/s，通过轨道最高点B的速度为v B=3m/s，g取10m/s2，则小球通过最低点和最高点时，细杆对小球的作用力（小球可视为质点）为（）A．在A处为推力，方向竖直向下，大小为59NB．在A处为拉力，方向竖直向上，大小为59NC．在B处为推力，方向竖直向下，大小为1ND．在B处为拉力，方向竖直向下，大小为1N5、做曲线运动的物体在运动过程中，下列说法正确的是（）A．做匀速圆周运动的物体处于平衡状态B．平抛运动速度变化快慢不变C．曲线运动它所受的合外力一定是恒力D．曲线运动加速度大小一定改变6、过山车的部分轨道可简化为半径为R1、R2的圆，其底部位于同一水平面上，R1=3R2。
高中物理必修二第六章圆周运动解题技巧总结(带答案)
高中物理必修二第六章圆周运动解题技巧总结单选题1、飞行员的质量为m，驾驶飞机在竖直平面内以速度v做半径为r的匀速圆周运动（在最高点时，飞行员头朝下，且v>√gr），则在轨道的最高点和最低点时，飞行员对座椅的压力（）A．相差6mg B．相差mv 2rC．相差2v2⋅r D．相差2mg 答案：D在最高点有F1+mg＝m v2 r解得F1＝m v2r−mg在最低点有F2−mg＝m v2 r解得F2＝m v2r+mg所以F2-F1=2mg故选D。
2、如图，一小球A在水平面内做匀速圆周运动，关于小球A的受力情况，下说法中正确的是（）A．小球A受重力、拉力和向心力的作用B．小球A受拉力和向心力的作用C．小球A的角速度只与小球悬挂点到圆所在平面的高度有关（绳长不变）D．小球A受的合力既改变速度的方向，也改变速度的大小答案：CAB．小球做圆锥摆运动，受重力和拉力两个力作用，两个力的合力提供圆周运动的向心力，注意向心力不是物体所受的力，靠指向圆心的合力提供，故AB错误；D．小球A受的合力等于小球A做匀速圆周运动所需的向心力，向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故D错误；C．小球A做圆锥摆运动，则有mgtanθ=mω2r=mω2Lsinθ整理得g=Lcosθ=ℎω2故小球A的角速度只与小球悬挂点到圆所在平面的高度有关（绳长不变），故Ｃ正确。
故选C。
3、下列说法中正确的是（）A．因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力B．因向心力指向圆心，且与线速度的方向垂直，所以它不能改变线速度的大小C．物体因为做匀速圆周运动才受到向心力D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力答案：BA．向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，但是方向不断变化，故向心力是一个变力，选项A错误；B．因向心力指向圆心，且与线速度的方向垂直，所以它不能改变线速度的大小，选项B正确；C．物体不是因为做圆周运动才受到向心力，而是做圆周运动外界必须提供向心力才使物体做圆周运动，选项C错误；D．只有做匀速圆周运动的物体所受各力的合力才是向心力，选项D错误。
高中物理模型11 竖直平面圆周运动(解析版)
高中物理模型11 竖直平面圆周运动（原卷版）竖直平面内两类典型模型分析轻绳模型轻杆模型实例如球与绳连接、沿内轨道运动的球等如球与杆连接、球在内壁光滑的圆管内运动等图示最高点无支撑最高点有支撑最高点受力特征重力、弹力,弹力方向指向圆心重力、弹力,弹力方向指向圆心或背离圆心受力示意图力学方程mg+F N=m mg±F N=m临界特征F N=0,v min=竖直向上的F N=mg,v=0过最高点条件v≥v≥0速度和弹力关①能过最高点①当v=0时,F N=mg,F N为支持力,沿半径背离圆心系讨论分析时,v≥,F N+mg=m,绳、轨道对球产生弹力F N②不能过最高点时,v<,在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道做斜抛运动②当0<v<时,-F N+mg=m,F N背离圆心,随v的增大而减小③当v=时,F N=0④当v>时,F N+mg=m,F N指向圆心并随v的增大而增大【典例1】“水流星”是一个经典的杂技表演项目,杂技演员将装水的杯子(可视为质点)用细绳系着让杯子在竖直平面内做圆周运动。
杯子到最高点时杯口向下,水也不会从杯中流出,如图所示。
若杯子质量为m,所装水的质量为M,杯子运动到圆周的最高点时,水对杯底刚好无压力,重力加速度为g,则杯子运动到圆周最高点时,杂技演员对细绳的拉力大小为()。
A.0B.mgC.MgD.(M+m)g【变式训练1a】如图3所示为模拟过山车的实验装置，小球从左侧的最高点释放后能够通过竖直圆轨道而到达右侧．若竖直圆轨道的半径为R，要使小球能顺利通过竖直圆轨道，则小球通过竖直圆轨道的最高点时的角速度最小为()图3A．gR B．2gR C．gR D．Rg【变式训练1b】一细绳与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动，如图2所示，水的质量m＝0.5 kg，水的重心到转轴的距离l＝50 cm.(g取10 m/s2)图2(1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；(结果保留三位有效数字)(2)若在最高点水桶的速率v＝3 m/s，求水对桶底的压力大小．【典例2】长度为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量m＝2 kg的小球．求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向．(g取10 m/s2)(1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0 r/s；(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s.【变式训练1a】(多选)如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，下列说法中正确的是()A．小球通过管道最低点时，小球对管道的压力向下B．小球通过管道最低点时，小球对管道的压力向上C．小球通过管道最高点时，小球对管道的压力可能向上D．小球通过管道最高点时，小球对管道可能无压力【变式训练2b】(多选)如图5所示，有一个半径为R的光滑圆轨道，现给小球一个初速度，使小球在竖直面内做圆周运动，则关于小球在过最高点的速度v，下列叙述中正确的是()图5A．v的极小值为gRB．v由零逐渐增大，轨道对球的弹力逐渐增大C．当v由gR值逐渐增大时，轨道对小球的弹力也逐渐增大D．当v由gR值逐渐减小时，轨道对小球的弹力逐渐增大【典例3】(多选)如图所示,半径为R的光滑细圆环轨道被固定在竖直平面上,轨道正上方和正下方分别有质量为2m 和m的静止小球A、B,它们由长为2R的轻杆固定连接,圆环轨道内壁开有环形小槽,可使细杆无摩擦、无障碍地绕其中心点转动。
高中物理第六章圆周运动知识点归纳总结(精华版)(带答案)
高中物理第六章圆周运动知识点归纳总结(精华版)单选题1、某同学参加编程机器人大赛，参赛机器小车（视为质点，如图所示）的质量为2kg，设定该参赛机器小车的速度大小始终为1m/s。
现小车要通过一个半径为0.2m的圆弧凸桥，重力加速度大小g取10m/s2，下列说法正确的是（）A．小车通过圆弧凸桥的过程中加速度不变B．小车通过圆弧凸桥的过程中所受合力始终为零C．小车通过圆弧凸桥的最高点时，桥受到的压力大小为10 ND．小车通过圆弧凸桥的最高点时，桥受到的压力大小为30 N答案：CAB．小车通过圆弧凸桥的加速度为a=v2 r因为小车速度不变，轨道半径不变，所以小车的加速度大小不变，但方向指向圆心，且始终在发生变化，所以小车所受合力不为零，故AB错误；CD．小车通过圆弧凸桥最高点时，根据牛顿第二定律有m g-F N=m v2R解得F N=10 N由牛顿第三定律可知，桥受到的压力大小为10 N，故C正确，D错误。
故选C。
2、如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直。
当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是（）A．当转盘匀速转动时，物块P所受摩擦力方向为c方向B．当转盘匀速转动时，物块P不受转盘的摩擦力C．当转盘加速转动时，物块P所受摩擦力方向可能为a方向D．当转盘减速转动时，物块P所受摩擦力方向可能为b方向答案：AAB．当转盘匀速转动时，物块P所受的重力和支持力平衡，摩擦力提供其做匀速圆周运动的向心力，故摩擦力方向沿半径指向圆心O点，故A正确，B错误；C．当转盘加速转动时，物块P做加速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有指向a方向的切向力，使线速度大小增大，即物块P所受摩擦力方向可能为b方向，故C错误；D．当转盘减速转动时，物块P做减速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有沿与a方向相反的切向力，使线速度大小减小，即物块P所受摩擦力方向可能为d方向，故D错误。
2018年高中物理复习：圆周运动——绳球杆球模型(共19张PPT)
在“水流星”表演中，杯子在竖直平面做圆周 运动，在最高点时，杯口朝下，但杯中水却不 会流下来，为什么？ v2 对杯中水：mgF N m FN r 当v gr 时，FN = 0 G
水恰好不流出 表演“水流星” ，需要保证杯 子在圆周运动最高点的线速度不 得小于 v gr v gr 即：
竖直平面内圆周运动的临界问题物理情景图示在最高点的临界特点做圆周运动条件细绳拉着小球在竖直平面内运动在最高点时速度应不小于小球在竖直放置的光滑圆环内侧运动在最高点时速度应不小于小球固定在轻杆上在竖直面内运动在最高点速度应大于0小球在竖直放置的光滑管中运动在最高点速度应大于0grgrmg由于物体在竖直平面内做圆周运动的依托物绳轨道轻杆管道等不同所以物体恰好能通过最高点的临界条件也不同
拓展：物体在管型轨道内的运动
如图，有一内壁光滑、竖直放 置的管型轨道，其半径为R， 管内有一质量为m的小球有做 圆周运动，小球的直径刚好略 小于管的内径。问： （1）小球运动到最高点时，速度与受力的关系 如何？ （2）小球运动到最低点时，速度与受力的关系 又是如何？
F3
V2
G F2
;
2 v 1 最低点：F mg m 1 R
当v<v0，内壁对球有向上的支持力； 当v>v0，外壁对球有向下的压力。
课堂练习： 绳系着装水的桶，在竖直平面 内做圆周运动，水的质量 m=0.5kg ，绳长 =90cm.求 （1）桶在最高点水不流出的最小速率？ （2）水在最高点速率=6m/s时水对桶底的 压力？(g取10m/s2)
课堂练习：如图所示，质量m=0.2kg的小球固定 在长为Ｌ＝0.9m的轻杆的一端，杆可绕Ｏ点的 水平轴在竖直平面内转动，g=10m/s2，求： （１）当小球在最高点的速度 为多大时，小球对杆的作用力 为零？ （２）当小球在最高点的速度 分别为６m/s和1.5m/s时，杆对 小球的作用力的大小和方向 （３）小球在最高点的速度能 否等于零？
高中物理必修二64专题：竖直面内的圆周运动及圆周运动的临界问题(解析版)
6.4 专题：竖直面内的圆周运动及圆周运动的临界问题一、基础篇1.如图所示，可视为质点的木块A、B叠放在一起，放在水平转台上随转台一起绕固定转轴OO′匀速转动，木块A、B与转轴OO′的距离为1 m，A的质量为5 kg，B的质量为10 kg。
已知A与B间的动摩擦因数为0.2，B与转台间的动摩擦因数为0.3，若木块A、B与转台始终保持相对静止，则转台角速度ω的最大值为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2)()A．1 rad/s B. 2 rad/sC. 3 rad/s D．3 rad/s解析：选B对A有μ1m A g≥m Aω2r，对A、B整体有(m A＋m B)ω2r≤μ2(m A＋m B)g，代入数据解得ω≤ 2 rad/s，故B正确。
2.如图所示，内壁光滑的竖直圆桶绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则()A．绳的拉力可能为零B．桶对物块的弹力不可能为零C．若它们以更大的角速度一起转动，绳的张力一定增大D．若它们以更大的角速度一起转动，绳的张力仍保持不变解析：选D由于桶的内壁光滑，所以桶不能提供给物块竖直向上的摩擦力，所以绳子的拉力一定不能等于零，故A错误。
绳子沿竖直方向的分力与物块重力大小相等，若绳子沿水平方向的分力恰好提供向心力，则桶对物块的弹力为零，故B错误。
由题图可知，绳子与竖直方向的夹角不会随桶的角速度的增大而增大，所以绳子的拉力也不会随角速度的增大而增大，故C 错误，D 正确。
3.如图所示，杂技演员在表演节目时，用细绳系着的盛水的杯子可以在竖直平面内做圆周运动，甚至当杯子运动到最高点时杯里的水也不会流出来。
下列说法中正确的是( )A ．在最高点时，水对杯底一定有压力B ．在最高点时，盛水杯子的速度可能为零C ．在最低点时，细绳对杯子的拉力充当向心力D ．在最低点时，杯和水受到的拉力大于重力解析：选D 水和杯子恰好能通过最高点时，在最高点细绳的拉力为零，由它们的重力提供向心力，它们的加速度为g ，此时水对杯底恰好没有压力。
高考物理生活中的圆周运动解题技巧分析及练习题(含答案)及解析
高考物理生活中的圆周运动解题技巧分析及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图，在竖直平面内，一半径为R 的光滑圆弧轨道ABC 和水平轨道PA 在A 点相切．BC 为圆弧轨道的直径．O 为圆心，OA 和OB 之间的夹角为α，sinα=35，一质量为m 的小球沿水平轨道向右运动，经A 点沿圆弧轨道通过C 点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C 点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零．重力加速度大小为g ．求：（1）水平恒力的大小和小球到达C 点时速度的大小； （2）小球到达A 点时动量的大小； （3）小球从C 点落至水平轨道所用的时间． 【答案】（15gR（223m gR （3355R g 【解析】试题分析 本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力．解析（1）设水平恒力的大小为F 0，小球到达C 点时所受合力的大小为F ．由力的合成法则有tan F mgα=① 2220()F mg F =+②设小球到达C 点时的速度大小为v ，由牛顿第二定律得2v F m R=③由①②③式和题给数据得034F mg =④5gRv =（2）设小球到达A 点的速度大小为1v ，作CD PA ⊥，交PA 于D 点，由几何关系得 sin DA R α=⑥(1cos CD R α=+）⑦由动能定理有22011122mg CD F DA mv mv -⋅-⋅=-⑧由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A 点的动量大小为 1232m gR p mv ==⑨ （3）小球离开C 点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g ．设小球在竖直方向的初速度为v ⊥，从C 点落至水平轨道上所用时间为t ．由运动学公式有212v t gt CD ⊥+=⑩ sin v v α⊥=由⑤⑦⑩式和题给数据得355R t g=点睛 小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型，此题将小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动有机结合，经典创新．2．如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上放着A 、B 两个物块，转盘中心O 处固定一力传感器，它们之间用细线连接．已知1kg A B m m ==两组线长均为0.25m L =．细线能承受的最大拉力均为8m F N =．A 与转盘间的动摩擦因数为10.5μ=，B 与转盘间的动摩擦因数为20.1μ=，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两物块和力传感器均视为质点，转盘静止时细线刚好伸直，传感器的读数为零．当转盘以不同的角速度勾速转动时，传感器上就会显示相应的读数F ，g 取210m/s ．求：（1）当AB 间细线的拉力为零时，物块B 能随转盘做匀速转动的最大角速度； （2）随着转盘角速度增加，OA 间细线刚好产生张力时转盘的角速度；（3）试通过计算写出传感器读数F 随转盘角速度ω变化的函数关系式，并在图乙的坐标系中作出2F ω-图象．【答案】（1）12/rad s ω= （2）222/rad s ω= （3）2252/m rad s ω=【解析】对于B ，由B 与转盘表面间最大静摩擦力提供向心力，由向心力公式有：2212B B m g m L μω=代入数据计算得出：12/rad s ω=（2）随着转盘角速度增加，OA 间细线中刚好产生张力时，设AB 间细线产生的张力为T ，有：212A A m g T m L μω-=2222B B T m g m L μω+=代入数据计算得出：222/rad s ω= （3）①当2228/rad s ω≤时，0F =②当2228/rad s ω≥，且AB 细线未拉断时，有：21A A F m g T m L μω+-=222B B T m g m L μω+=8T N ≤所以：2364F ω=-；222228/18/rad s rad s ω≤≤ ③当218ω>时，细线AB 断了，此时A 受到的静摩擦力提供A 所需的向心力，则有：21A A m g m w L μ≥所以：2222218/20/rad s rad s ω<≤时，0F =当22220/rad s ω>时，有21A A F m g m L μω+=8F N ≤所以：2154F ω=-；2222220/52/rad s rad s ω<≤若8m F F N ==时，角速度为：22252/m rad s ω=做出2F ω-的图象如图所示；点睛：此题是水平转盘的圆周运动问题，解决本题的关键正确地确定研究对象，搞清向心力的来源，结合临界条件，通过牛顿第二定律进行求解．3．如图所示，质量m =3kg 的小物块以初速度秽v 0=4m/s 水平向右抛出，恰好从A 点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。
高中物理 第六章 圆周运动 专题二 圆周运动的临界问题教案习题(含解析)
专题二 圆周运动的临界问题1．竖直平面内的圆周运动 (1)竖直平面内的圆周运动模型在竖直平面内做圆周运动的物体，根据运动至轨道最高点时的受力情况，可分为三种模型。
一是只有拉(压)力，如球与绳连接、沿内轨道的“过山车”等，称为“轻绳模型”；二是只有推(支撑)力的，称为“拱桥模型”；三是可拉(压)可推(支撑)，如球与杆连接、小球在弯管内运动等，称为“轻杆模型”。
(2)三种模型对比2．水平面内的圆周运动的临界问题水平面内圆周运动的临界问题，其实就是要分析物体所处的状态的受力特点，然后结合圆周运动的知识，列方程求解，一般会涉及临界速度、临界角速度等。
通常有下面两种情况：(1)与绳(或面等)的弹力有关的临界问题：此类问题要分析出恰好无弹力或弹力达到最大这一临界状态下的角速度(或线速度)。
(2)因静摩擦力而产生的临界问题：此类问题要分析出静摩擦力达到最大时这一临界状态下的角速度(或线速度)。
典型考点一 竖直(倾斜)平面内的圆周运动及其临界问题1．(多选)轻绳一端固定在光滑水平轴O 上，另一端系一质量为m 的小球，在最低点给小球一初速度，使其在竖直平面内做圆周运动，且刚好能通过最高点P 。
下列说法正确的是( )A ．小球在最高点时对绳的拉力为零B ．小球在最高点时对绳的拉力大小为mgC ．若增大小球的初速度，则过最高点时球对绳的力一定增大D ．若增大小球的初速度，则在最低点时球对绳的力一定增大 答案 ACD解析 在最高点小球可能受重力和绳的拉力作用，合力提供圆周运动的向心力，由T ＋mg ＝m v 2R知，速度越大绳的拉力越大，速度越小绳的拉力越小，绳的拉力有最小值0，故速度有最小值gR ，因为小球恰好能通过最高点，故在最高点时的速度为gR ，此时绳的拉力为0，所以A 正确，B 错误；根据牛顿第二定律，在最高点时有T ＋mg ＝m v 2R，小球初速度增大，则在最高点速度增大，则绳的拉力增大，所以C 正确；小球在最低点时，合力提供圆周运动的向心力，有T －mg ＝m v 2R，增大小球的初速度时，小球所受绳的拉力增大，所以D 正确。
2017高中物理总复习(二轮专题攻略)之圆周运动：竖直面内的圆周运动 含解析
【典例1】如图所示,长为L 的轻杆一端固定质量为m 的小球，另一端固定在转轴O，现使小球在竖直平面内做圆周运动，P为圆周的最高点,若小球通过圆周最低点时的速度大小为错误!,忽略摩擦阻力和空气阻力，则以下判断正确的是（)A。
小球不能到达P点B。
小球到达P点时的速度大于错误!C. 小球能到达P点，且在P点受到轻杆向上的弹力D. 小球能到达P点,且在P点受到轻杆向下的弹力【答案】C【典例2】如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r,则下列说法正确的是( ）A。
小球通过最高点时的最小速度v min＝错误!B. 小球通过最高点时的最小速度v min＝0C. 小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力D。
小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力【答案】BC【典例3】为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为θ＝60°，长为L1＝2错误!m的倾斜轨道AB,通过微小圆弧与长为L2＝错误!m的水平轨道BC 相连，然后在C 处设计一个竖直完整的光滑圆轨道,出口为水平轨道D，如图所示。
现将一个小球从距A 点高为h ＝0。
9 m 的水平台面上以一定的初速度v0 水平弹出,到A 点时速度方向恰沿AB 方向，并沿倾斜轨道滑下。
已知小球与AB和BC 间的动摩擦因数均为μ＝错误!。
g 取10 m/s2,求：(1）小球初速度v0的大小;(2）小球滑过C点时的速率v C；（3) 要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件.【解析】（1) 小球做平抛运动到达A点，由平抛运动规律知竖直方向有:v2，y＝2gh，即:v y＝3错误!m/s因为在A点的速度恰好沿AB方向，所以小球初速度:v0＝v y tan 30°＝ 6 m/s(2）从水平抛出到C点的过程中，由动能定理得:mg(h＋L1sin θ)－μmgL1cos θ－μmgL2＝错误!mv错误!－错误!mv错误!解得：v C＝3错误!m/s.（3）小球刚好能通过最高点时，由牛顿第二定律有：mg＝m错误!小球做圆周运动过程中，由动能定理有：－2mgR1＝错误!mv2－错误! mv2C解得：R1＝错误!＝1。
高中物理必修二 新教材 讲义 专题提升三 竖直平面内圆周运动的两种模型及临界问题
专题提升三竖直平面内圆周运动的两种模型及临界问题[学习目标]1.建立竖直平面内圆周运动的轻绳模型和轻杆模型。
2.学会应用动力学知识分析轻绳和轻杆模型的方法。
3.分析临界状态，找到临界条件，解决临界问题。
提升1竖直平面内圆周运动的两种模型1.两种模型特点(1)轻绳模型：竖直(光滑)圆弧内侧的圆周运动、水流星的运动等，类似轻绳一端的物体以轻绳另一端为圆心的竖直平面内的圆周运动。
其特点是在最高点无支撑。
(2)轻杆模型：竖直(光滑)圆管内的圆周运动、小球套在竖直圆环上的运动等，类似轻杆一端的物体以轻杆另一端为圆心的竖直平面内的圆周运动。
其特点是在最高点有支撑。
2.竖直面内圆周运动的两个基本模型的比较项目轻绳模型轻杆模型情景图示最高点受力特征除重力外，物体可能受到向下的弹力除重力，物体可能受到向下或向上的弹力受力示意图力学方程mg＋F N＝mv2R mg±F N＝mv2R临界特征F N＝0，即mg＝mv2minR，即v min＝gRv＝0时F向＝0，即F N＝mg v＝物体能否过最高点的临界速度F N表现为拉力(压力)还是支gR的意义持力的临界速度过最高点的条件最高点的速度v≥gR最高点的速度v≥0过最低点受力分析F N－mg＝mv2R，轻绳或圆轨道受拉力或压力最大，存在绳断的临界条件F N－mg＝mv2R，存在对杆拉力或对管压力的最大值【思考】汽车过凸形桥最高点是哪类模型？提示汽车过凸形拱桥最高点相当于杆只有支持力而没有压力的情况，此时mg－F N＝m v2R，过最高点的临界条件是F N＝0，v＝gR。
轻绳模型【例1】(多选)如图所示，用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是(重力加速度为g)()A.小球在圆周最高点时的向心力一定等于重力B.小球在最高点时绳子的拉力不可能为零C.若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为glD.小球过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力答案CD解析小球在圆周最高点时，向心力可能等于重力，也可能等于重力与绳子的拉力之和，取决于小球的瞬时速度的大小，故A错误；小球在圆周最高点时，如果向心力完全由重力提供，则可以使绳子的拉力为零，故B错误；小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则在最高点，重力提供向心力，v＝gl，故C正确；小球在圆周最低点时，具有竖直向上的向心加速度，处于超重状态，拉力一定大于重力，故D正确。
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球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时
小球的速率是2.0m／s，g取10m／s2，则此时细杆OA受到
（B）
A、6.0N的拉力
B、6.0N的压力
C、24N的拉力
D、24N的压力
V
A
o
练习
5.一小球质量为m，用长为L的悬绳（不可伸长，质量不计） 固定于O点，在O点正下方L/2处钉有一颗钉子，如图所示，将悬线 沿水平方向拉直无初速释放后，当悬线碰到钉子后的瞬间：
V1 V2
（2）小球能通过最高点则在最高点的 速度应满足什么条件？
（3）当小球在最高点B的速度为V2时， 向心力的来源和杆的弹力大小
典型 2：球 杆 模 型
用长为L的细杆一端固定着一个质量为m的小球，使小球在竖直 平面内作圆周运动，如图所示。
（4）在最高点杆对小球是支持力小
V2
球速度v满足什么条件 ？在最高点杆
的最小速度是（ C）
A.2 m/s
B.2 10 m/s
C.2 5 m/s
D. 2 2 m/s
拓展：若把细绳改为杆，则小球在最低点B的最小速度是
4m/s
练习
1．如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O的水平轴 自由转动。现给小球一初速度，使它做圆周运动。图中a、b 分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球作用力可能
课后思考
质量为 m的物体位于一个半径为R的光滑半球的 顶部，物体如果在最高点不脱离轨道则物体的速 度应满足什么条件？
v
作业:世纪金榜P50/例3变式训练， P51/3,P52/原创预测
白P225/8,9
o
（2）当小球在最高点B的速度为V2时，
向心力的来源和绳的张力大小
L
A
V1
（3）若小球能做完整的圆周运动则
最高点的速度应满足什么条件？
典型 2：球 杆 模 型
用长为L的细杆一端固定着一个质量为m的小球，使小球在竖直 平面内作圆周运动，如图所示。
（1）当小球在最低点A的速度为V1时， 向心力的来源和杆的弹力大小
A．小球线速度没有变化
B．小球的角速度突然增大到原来的2倍 （A、B、C）
C．小球的向心加速度突然增大到原来的2倍
D．悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍
练习
6（ 08无锡二模） 如图所示，质量为m的小球置于正方体的光滑盒 子中，盒子的边长略大于球的直径．某同学拿着该盒子在竖直 平面内做半径为R的匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气 阻力不计，问：
②
2
水平方向上做匀速直线运动x=vt
③
联立①②③式，代入数据解得x=0.8 m.
④
（2）设在数字“0”的最高点时管道对小物体的作用力
大小为F，取竖直向下为正方向
由牛顿第二定律得F+mgm=v 2
⑤
R
联立①⑤式，代入数据解得F=0.3 N
方向竖直向下.
答案：（1）0.8 m （2）0.3 N 竖直向下
v o
v o
ห้องสมุดไป่ตู้
v o
球绳模型
离心轨道
球杆模型
圆形管道
没有支撑物的物体 能通过最高点做圆周运动的条件是
v gR
有支撑物的物体 能通过最高点做圆周运动的条件
v0
练习：如图，小球从光滑竖直轨道上的离地高H的A点 滑下，通过一个竖直圆周轨道，求： （1）小球运动到最低点C时轨道对小球的弹力大小
C
练习1：如图，小球从光滑竖直轨道上的离地高H的A点 滑下，通过一个竖直圆周轨道，求： （2）小球在B点的对轨道的压力大小？
练习
3.如图所示，LMPQ是光滑轨道，LM水平，长为5.0 m， MPQ是一半径为R=1.6 m的半圆，QOM在同一竖直线上， 在恒力F作用下，质量m=1 kg的物体A由静止开始运动， 当达到M时立即停止用力.欲使A刚好能通过Q点，则力 F大小为多少？（取g=10 m/s2）
4.长度为L＝0.5m的轻质细杆OA，A端有一质量为m＝3.0kg的小
9.（2008·山东·T24）某兴趣小组设计了如图所示的玩 具轨道，其中“2008”四个等高数字用内壁光滑 的薄壁细圆管弯成，固定在竖直平面内（所有数字均由 圆或半圆组成，圆半径比细管的内径大得多），底端与 水平地面相切.弹射装置将一个小物体（可视为质点） 以va=5 m/s的水平初速度由a点弹出，从b点进入轨道， 依次经过“8002”后从p点水平抛出.小物体与地面ab段 间的动摩擦因数μ=0.3，不计其他机械能损失.已知ab 段长L=1.5 m，数字“0”的半径R=0.2 m，小物体质量 m=0.01 kg，g=10 m/s2.求：
（1）小物体从p点抛出后的水平射程. （2）小物体经过数字“0”的最高点时管道对小物体作 用力的大小和方向.
【解析】（1）设小物体运动到p点时的速度大小为v，
对小物体由a运动到p过程应用动能定理得
-μmgL-2Rmg1=
2
mv12-
2
mv2a
①
小物体自p点做平抛运动，设运动时间为t，水平射程为
x，则竖直方向上做自由落体运动2R=1 gt2
对小球是拉力小球速度v满足什么条
件？
(2)当v0 gL时，F 0
当v2<v0时，杆对球有向上的支持力
当v2>v0时，杆对球有向下的拉力
思考：下列物体的运动哪些是球绳模型? A D 哪些是球杆模型？ B C
A物体沿竖直内轨运动 O
B物体在细管中运动
C 带孔的小球套在杆上运
动
水
桶
绳 o
D 水流星
v o
是 (AB )
b
A、a处为拉力，b处为拉力
B、a处为拉力，b处为推力
C、a处为推力，b处为拉力
O
D、a处为推力，b处为推力
a
练习
2.杆末端固定一个装水的小桶，在竖直平面内做圆 周运动，水的质量m=0.5kg，绳长=40cm.求： （1）桶在最高点水不流出的最小速率？ （2）水在最高点速率=3m/s时水对桶底的压力？(g 取10m/s2)
(2) A的速率为4.0m/s
A mg
O
A mg
N2 O
对内管壁的作用力方向向下
FN1=1.6 N
对外管壁的作用力方向向上
FN2=4.4 N
练习3.如图所示，在倾角为
α=30°的光滑斜面上，有一
根长为L=0.8 m的细绳，一端
固定在O点，另一端系一质量
为m=0.2 kg的小球，沿斜面做
圆周运动，若要小球能通过最高点A，则小球在最低点B
知识回顾
1.物体做圆周运动的向心力本质：
物体所受的沿半径方向的合 力
2.处理圆周运动动力学问题的基本方法：
牛顿运动定律
竖直平面内的圆周运动复习
无锡市第六高级中学 王治国
典型 1：球 绳 模 型
用长为L的细绳拴着质量为m的小球，使小球在竖直平面内作圆 周运动，如图所示。 试分析：
V2 B
（1）当小球在最低点A的速度为V1时， 向心力的来源和绳的张力大小
(1)要使盒子在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力， 则该盒子做匀速圆周运动的周期为多少？
(2)若盒子以第（１）问中周期的做匀速圆周运动， 则当盒子运动到图示球心与O点位于同一水平面位置时， 小球对盒子的哪些面有作用力，作用力为多大？
O
m
R
7.如图所示, 在内壁光滑的平底试管内放一个质量为 1g的小球, 试管的开口端加盖与水平轴O连接. 试管底与O 相距5cm, 试管在转轴带动下沿竖直平面做匀速圆周运动. 求： (1) 转轴的角速度达到多大时, 试管底所受压力的最大值 等于最小值的3倍. (2) 转轴的角速度满足什么条件时,会出现小球与试管底 脱离接触的情况? g取10m/s2.
（3）至少要从多高的地方滑下才能顺利的通过最高点B?
练习2.用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环（管径远小于 R）竖直放置，一小球（可看作质点，直径略小于管径）质 量为m=0.2kg在环内做圆周运动，求:小球通过最高点A时， 下列两种情况下球对管壁的作用力. 取g=10m/s2
(1) A的速率为1.0m/s N1