物理建模豎直平面內(nèi)圓周運動的輕繩輕桿模型第1頁/共21頁一、模型特點1.模型特點第2頁/共21頁模型特點

在豎直平面內(nèi)做圓周運動的物體，按運動至軌道最高點時的受力情況可分為兩類：一是無支撐(如球與繩連接，沿內(nèi)軌道的“過山車”等)，稱為“繩(環(huán))約束模型”二是有支撐(如球與桿連接，在彎管內(nèi)的運動等)，稱為“桿(管道)約束模型”．臨界問題分析

物體在豎直平面內(nèi)做的圓周運動是一種典型的變速曲線運動，該類運動常有臨界問題，并伴有“最大”“最小”“剛好”等詞語，現(xiàn)就兩種模型分析比較如下：物理建?！柏Q直平面內(nèi)圓周運動的繩、桿”模型

第3頁/共21頁小球恰能做圓周運動，v臨＝0易錯易混第4頁/共21頁二、典例剖析2.典例剖析第5頁/共21頁解析/顯隱第6頁/共21頁【備選】如圖示,2012年8月7日倫敦奧運會體操男子單桿決賽,荷蘭選手宗德蘭德榮獲冠軍.若他的質(zhì)量為60kg,做“雙臂大回環(huán)”,用雙手抓住單杠,伸展身體,以單杠為軸做圓周運動.此過程中,運動員到達最低點時手臂受的總拉力至少約為(忽略空氣阻力，g＝10m/s2)(

)

A．600NB．2400NC．3000ND．3600N

審題設疑1、此運動員的運動屬于什么類型圓周運動？2、運動員的運動過程遵從什么物理規(guī)律?3、如何選擇狀態(tài)及過程列方程解答問題？豎直面內(nèi)圓周運動的桿模型牛頓第二定律和機械能守恒定律第7頁/共21頁審題關(guān)鍵點：運動員以單杠為軸做圓周運動自己試一試！建模選規(guī)律求解列方程屬于豎直面內(nèi)圓周運動的桿模型牛頓第二定律和機械能守恒定律轉(zhuǎn)解析第8頁/共21頁轉(zhuǎn)原題第9頁/共21頁三、規(guī)律方法3.規(guī)律方法第10頁/共21頁豎直面內(nèi)圓周運動的求解思路方法提煉(1)定模型：判斷

輕繩模型或者

輕桿模型(2)確定臨界點：輕繩模型能否通過最高點的臨界點輕桿模型FN表現(xiàn)為支持力還是拉力的臨界點．(3)研究狀態(tài)：通常只涉及最高點和最低點的運動情況．(4)受力分析：在最高點或最低點進行受力分析，由牛頓第二定律列方程，F(xiàn)合＝F向．(5)過程分析：應用動能定理或機械能守恒定律將初、末兩個狀態(tài)聯(lián)系起來列方程.第11頁/共21頁【變式訓練3】在穩(wěn)定軌道上的空間站中,物體處于完全失重狀態(tài),空間站中有如圖示的裝置,半徑分別為r和R(R＞r)的甲、乙兩個光滑的圓形軌道安置在同一豎直平面上,軌道之間有一條水平軌道CD相通,宇航員讓一小球以一定的速度先滑上甲軌道,通過粗糙的CD段,又滑上乙軌道，最后離開兩圓軌道，那么下列說法中正確的是(

)A.小球在CD間由于摩擦力而做減速運動B.小球經(jīng)過甲軌道最高點時比經(jīng)過乙軌道最高點時速度大C.如果減小小球的初速度,小球有可能不能到達乙軌道的最高點D.小球經(jīng)過甲軌道最高點時對軌道的壓力大于經(jīng)過乙軌道最高點時對軌道的壓力審題導析1.小球處于完全失重狀態(tài).2.注意小球在整體運動過程中遵從哪些物理規(guī)律.第12頁/共21頁四、跟蹤訓練4.跟蹤訓練第13頁/共21頁解析/顯隱此條件隱含了什么物理特征？第14頁/共21頁【訓練2】(多選)如圖所示，M為固定在水平桌面上的有缺口的方形木塊，abcd為半徑是R的光滑圓弧形軌道，a為軌道的最高點，de面水平且有一定長度．今將質(zhì)量為m的小球在d點的正上方高為h處由靜止釋放，讓其自由下落到d處切入軌道內(nèi)運動，不計空氣阻力，則(

)．A．只要h大于R，釋放后小球就能通過a點B．只要改變h的大小，就能使小球通過a點后，既可能落回軌道內(nèi)，又可能落到de面上C．無論怎樣改變h的大小，都不可能使小球通過a點后落回軌道內(nèi)D．調(diào)節(jié)h的大小，可以使小球飛出de面之外(即e的右側(cè))轉(zhuǎn)解析審題導析1.理解小球通過a點的意義.2.分析小球整體運動過程中遵從的規(guī)律.第15頁/共21頁返原題第16頁/共21頁轉(zhuǎn)解析第17