竖直面上圆周运动的分析

物体在竖直面上的圆周运动 ,是高中物理教学中的一个难点 .掌握这部分知识应重点弄清三个问题 .一、临界速度问题物体在竖直面上做圆周运动 ,过最高点的速度 v=Rg,常称为临界速度 ,其物理意义在不同过程中是不同的 .图 1做圆周运动的物体 ,按运动轨道的类型 ,可分为无支撑(如球与绳连结 ,沿内轨道的“过山车”)和有支撑 (如球与杆连接 ,车过拱桥 )两种 .前者因无支撑 ,在最高点物体受到的重力和弹力的方向都向下 ,如图 1所示 .当弹力为零时 ,物体的向心力最小 ,仅由重力提供 ,由牛顿定律知 mg=mv2R,得临界速度 v=Rg.当物体运动速度 vRg产生离心运动 ,要维持物体做圆周运动 ,弹力应向下 .当 v     

“绳”、“杆”、“轨”约束下的竖直平面内的圆周运动临界态分析

竖直平面内的圆周运动,是典型的变速圆周运动问题,中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况,并且经常出现临界状态,下面对这类临界状态进行分类分析.1如.图外1轨、所绳示的,约没束有情物况体支持的小球,在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况.(1)临界条件小球到达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好等于零,小球的重力提供其做圆周运动的向心力.即mg=mvr02所以v0=gr上式中v0是小球通过最高点的最小速度,通常叫临界速度.(2)能过最高点的条件当v>v0时,物体能通过最高点,此时绳和轨道分别对球产生拉力和压力.当v=v0时,物体通过最高点,…     

刍议"物理最高点与几何最高点"

题目 1 :竖直平面内有一个半径为R的光滑圆形轨道 ,如图 1所示 ,在最低点A处放上一个小球 ,问使小球以多大的水平初速度v0 启动 ,才能保证小球能在轨道上做完整的圆周运动 ?图 1分析 :小球沿轨道往上运动时 ,它的速度要变小 ,往下运动时 ,它的速度要变大 .学生的一般想法是只要小球到达轨道最高点时 ,速度v≥ 0 ,即可保证小球能在轨道上做完整的圆周运动 .但若仔细一想 ,就会发现问题了 ,因为随着小球向上运动 ,速度变小 ,它需要的向心力F也跟着减小 ,而向心力是由重力G的分力G1和轨道的弹力N共同提供的 ,即F =G1+N(如图1所示 ) .小球的…     

由一道物理题引发的思考

学习曲线运动这一章,学生问这样一道题：飞行员的质量为m,驾驶飞机在竖直平面内以速度v做匀速圆周运动,在其运动圆周的最高点和最低点,飞行员对座椅产生的压力是：（）     

一道易错题目的解答

题 :如图 1所示 ,一个质量为Ｍ的人 ,站在台秤上 ,手拉一个质量为ｍ、悬线长为Ｒ的小球 ,在竖直平面内作圆周运动 ,且摆球正好通过圆轨道最高点 ,求台秤示数的变化范围 .此题较为常见 ,所附参考答案几乎都为 :Ｆｍａｘ=(Ｍ +6ｍ)ｇ ,Ｆｍｉｎ=Ｍｇ .这与笔者一开始的想法相同 :台秤示数变化范围的极值点应该对应此圆周运动的最高点和最低点 ,所以 ,摆球运动到最高点时 ,台秤示数最小 ;摆球运动到最低点时 ,台秤示数最大 .据此去列方程、求解 ,就得上述答案 .图 1　　　　　　　　　　图 2后来笔者觉得不能仅凭感觉作题 ,于是又认真分析此题 …     

拉线小球运动规律探究

一、线牵引下的圆周运动例1有一长为R的线牵引着一个小球在竖直平面内做圆周运动,试分析小球在最高点的最小速度.解析如图1所示,小球在最高点受两个力作用:重力mg和绳子的拉力F_N.小球的向心力由合力提供,即F_N+mg=mv²,若小球做完整的圆周运动,则F_N≥0,可解得v≥（gR）^1/2,即小球在最高点的最小速度为     

竖直平面内的圆周运动临界态例析

竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动问题,中学物理中研究物体通过最高点和最低点的情况,并且经常出现临界状态,下面对类临界状态进行分类分析.1.受外轨、绳约束的情况如图1所示,小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况:(1)临界条件,小球到达最高点时绳子的拉力或     

一道经典力学题错解的剖析

图1原题:如图1所示,竖直环A半径为r,固定在木板B上,木板B放在水平地面上,B的左右两侧各有一档板固定在地上,B不能左右运动,在环的最低点静放有一小球C,A、B、C的质量均为m.给小球一水平向右的瞬时冲量,使小球获得初速度v0在环内侧做圆周运动,为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起,初速度v0必须满足()     

关于物体在竖直平面内做圆周运动的临界问题的探讨

在高考复习阶段 ,经常会遇到一类专门研究物体在竖直平面内做圆周运动的临界问题的题目 .遇到这类题目 ,学生大多把分析的着眼点放在了小球过最高点时的受力和运动状况 ,认为只要保证小球在最高点能做圆周运动 ,就一定能保证小球在竖直平面内做完整的圆周运动 .如图 1甲、乙所示 ,小球到达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力 )若刚好等于零 ,则小球的重力提供其做圆周运动所需要的向心力 ,即ｍｇ =ｍｖ临界2ｒ ,ｖ临界 =ｒｇ.小球能过最高点的条件是 :ｖ≥ｖ临界(ｖ >ｖ临界 时 ,绳、轨道分别对小球产生拉力或压力 ) .小球不能过最高点的条件…     

阻挡摆的特点及分类解析

阻挡摆在轻绳遇到小钉阻挡时,有如下两个特点:(1)摆球的运动速度不能突变,但做圆周运动的半径发生突变,因而摆球的加速度要发生突变;(2)当摆球摆到最高点的速度v≥gR姨时,摆球可以以小钉为圆心做完整的圆周运动.掌握了这两个特点,就能正确解答相关问题.一、小钉在悬点O的正下方阻挡例1小球A用不可伸长的细绳悬于O点,在O点的正下方有一颗固定的钉子B,OB=d,绳长为L.初始时小球A与O同水平面,无初速度地释放小球A,为使小球能绕B点做完整的圆周运动,如图1所示.试求d的取值范围.解析为使小球能绕B点做完整的圆周运动,则小球在D处对绳的拉力…     

最小压力的位置究竟在哪里?

问题:人用细线牵引一小球,使小球在竖直平面内做圆周运动,在小球运动一周的过程中,人对地面压力的最大值、最小值分别是多少?假设人的质量为M,小球的质量为m,小球运动到最高点的速度为v_0,小球运动的轨道半径为r. 对于这一问题,很多人认为:最大压力出现在小球运动到最低点,若小球运动的速度v,最大压力为Mg+m(g+v~2/r);最小压力出现在小球运动到最高点,最小     

竖直平面内的圆周运动问题

物体在竖直面内做圆周运动,过最高点时速度v=√gR,常称为临界速度,其物理意义在不同过程中是不同的．在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动轨道的类型,可分为无支撑（如球与绳连接,沿内轨道的“过山车”）和有支撑（如球与杆连接,车过拱桥）两种．前者因无支撑,在最高点物体受到的重力和弹力方向都向下．     

物理最高点与几何最高点的问题

在竖直平面内做圆周运动的习题类型中,如:水流星、绳拉小球、圆轨道、双园环轨道等,给学生的印象是它们的物理最高点和几何最高点都重合在一起,如果给学生形成了思维定式,给解决实际问题就造成了思维上的障碍. 在竖直平面内的圆周运动中,何为几何最高点、何为几何最低点?作为高中生这个好理解.那么,如何理解物理最高点、如何理解物理最低点呢?我认为:在竖直平面内的圆周运动中,沿合力的方向最容易脱离轨道的那个点也是速度最小的点,即为物理最高点,与物理学最高点对称的点也是速度最大的点为物理最低点.物理最高点的特点是:在竖直平面内做圆…     

此球应是刚体而不是质点

原题:如图(a),一个质量为m,半径为R的均匀球,由桌子边缘A无初速滚下,试问:当球脱离桌边缘时速度为多少? 有文对此题作了如下的解答:小球脱离前是一个圆周运动,设脱离时球半径与竖直方向成a角[如图(b)],由机械能守恒定律得: mgR-mgRcosa=1/2mv~2, 由小珠圆周运动受力分析得: mgcosa-N=mv~2/R 脱离时N=0,将以上两式联立,解方程得:cosa=2/3,所以球脱离桌边缘时速度应为v=(2/3gR)~(1/2)。并指出,学生易误答为v=(2gh)~(1/2)。笔者认为,v=(2/3gR)~(1/2)的解答仍是错误的。因为     

竖直光滑轨道中的小球

问题：如图1所示,一竖直光滑轨道,小球在最低点以初速度v0运动,它能否做完整的圆周运动。若不能,何时离开轨道,离开后又做什么运动呢？     

“最高点”≠“速度为零”(高一、高三)

说到“物体运动到达最高点”,不少同学会不自觉地认为物体此时的速度v=0.其实,在很多情况下并非如此. 例1 如图1,一物体以初速度v0冲向光滑斜面AB(固定不动),并能沿斜面上升h高度到达C点.下列说法图1     

谈谈轻杆作用下小球在竖直平面内的圆周运动

竖直平面内的圆周运动包括竖直平面内的匀速圆周运动与竖直平面内的非匀速圆周运动。1轻杆作用下的竖直平面内的匀速圆周运动例1如图1(a),一根轻杆长L,两端分别固定质量为m的小球A和B,在距A球3L处有一转轴O,当杆绕轴在竖直平面内匀速转动时,周期T=2πgL,分析杆转到图示的竖直位置时,两球对杆的作用力及轴对杆的作用力。解析隔离A球与B球,且做受力分析如图1(b),设杆对球A有向下拉力N1,杆对B球有向上拉力N2,这时因轴对杆可能也有力的作用,所以不能认为N1与N2的大小相等。两球的角速度相同,且ω=2Tπ=Lg,A球运动的圆周半径RA=3L,B球…     

一道关于功率的易错题分析

题目：如图1所示，长为L的细线拴着一个质量为m的小球，悬挂于O点，拿住小球使细线刚好水平伸直，然后放手让小球绕O点做圆周运动，小球在由最高点运动到最低点的过程中，下列关于小球重力做功功率的说法中正确的是（ ）．     

圆周运动易错问题例析

圆周运动是高中物理中重要的曲线运动,它涉及的知识点很多,涉及的知识面也很宽,因此学生在解题过程中常犯一些“想当然”的错误.现对几个例题分析如下,帮助学生在掌握圆周运动知识时避免犯类似错误.例1如图1,半径为R的光滑球体固定在水平面上,从球体的最高点A由静止释放一个质量为M的小滑块,求小滑块在下滑过程中离开球体的位置和速率.解析:很多学生读完题后,不加思索地回答,小滑块M离开球体的位置为C,由机械能守恒定律可知,MgR=M2v2,求得v=2gR.以上错误的原因是学生认为小滑块在球面上做的是14圆周运动.正解:小滑块在光滑的球面上下滑…     

“竖直圆轨道无法过最高点”情况探讨

<正>如图1,光滑圆轨道竖直放置,半径为r,一小球(可看成质点)在轨道内侧做圆周运动,则小球能通过最高点C时,过C点的速度至少为v=(gr)~(1/2)。这是中学物理圆周运动中的典型问题及结论。那么,如果上述问题中小球机械能不够大,即无法通过圆轨道的最高点C,又会如何呢?第一种情况,小球机械能太小,以至于只能在弧BAD间来回振动。