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歡迎進(jìn)入物理課堂 本章優(yōu)化總結(jié) 專題歸納整合 章末綜合檢測 本章優(yōu)化總結(jié) 知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 專題歸納整合 有一種叫 飛椅 的游樂項目 示意圖如圖4 1所示 長為L的鋼繩一端系著座椅 另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣 轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動 當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度 勻速轉(zhuǎn)動時 鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi) 與豎直方向的夾角為 不計鋼繩的重力 求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度 與夾角 的關(guān)系 圖4 1 精講精析 設(shè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動角速度為 時 由幾何關(guān)系知 與豎直方向的夾角 的座椅到中心軸的距離R r lsin 以座椅為研究對象受力分析如圖4 2所示 如圖4 2 圓周運動中的臨界問題的分析與求解方法 不只在豎直平面內(nèi)的圓周運動中存在臨界問題 其他許多問題中也存在臨界問題 對這類問題的求解一般都是先假設(shè)某個量達(dá)到最大 最小的臨界情況 從而建立方程求解 如圖4 3所示 小球質(zhì)量m 0 8kg 用兩根長L 0 5m的細(xì)繩拴住并系在豎直桿上的A B兩點 AB 0 8m 當(dāng)豎直桿轉(zhuǎn)動帶動小球在水平面內(nèi)繞桿以 40rad s的角速度勻速轉(zhuǎn)動時 求上下兩根繩上的張力 圖4 3 精講精析 以小球為研究對象 當(dāng) 較小時 BC繩未被拉直 小球受重力mg 繩AC的拉力F1兩個力作用做勻速圓周運動 當(dāng) 較大時 BC繩被拉直 這時小球受重力mg AC繩拉力F1和BC繩拉力F2三個力作用做勻速圓周運動 本題屬于哪種情況需進(jìn)行判斷 設(shè)BC繩剛好被拉直但仍無拉力時 小球做圓周運動的角速度為 0 繩AC與桿夾角為 如圖4 4甲所示 圖4 4 由 0知 BC繩已被拉直并有拉力 對小球受力分析 建立坐標(biāo)系如圖4 4乙所示 將F1 F2正交分解 則沿y軸方向 F1cos mg F2cos 0沿x軸方向 F1sin F2sin m 2r代入有關(guān)數(shù)據(jù)解得F1 325N F2 315N 答案 325N315N 方法總結(jié) 本題中當(dāng) 0時為臨界狀態(tài) 當(dāng) 0時 小球受兩個力 37 當(dāng) 0時 小球仍受兩個力 但 37 且F1 mg cos 當(dāng) 0時 小球受三個力 對這類有臨界狀態(tài)的問題必須先找出臨界狀態(tài)并作出判斷 2010年高考重慶卷 小明站在水平地面上 手握不可伸長的輕繩一端 繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球 甩動手腕 使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動 當(dāng)球某次運動到最低點時 繩突然斷掉 球飛行水平距離d后落地 如圖4 5所示 已知握繩的手離地面高度為d 手與球之間的繩長為d 重力加速度為g 忽略手的運動半徑和空氣阻力 圖4 5 1 求繩斷時球的速度大小v1和球落地時的速度大小v2 2 問繩能承受的最大拉力多大 3 改變繩長 使球重復(fù)上述運動 若繩仍在球運動到最低點時斷掉 要使球拋出的水平距離最大 繩長應(yīng)為多少 最大水平距離為多少 從功和能的角度分析 解決問題 是物理學(xué)研究的重要方法和途徑 應(yīng)用功和能的觀點分析處理的問題往往具有一定的綜合性 例如與圓周運動相結(jié)合 要注意將所學(xué)知識融會貫通 綜合應(yīng)用 提高綜合運用知識解決問題的能力 2011年濰坊高一檢測 游樂場的過山車的運動過程可以抽象為如圖4 6所示模型 弧形軌道下端與圓軌道相接 使小球從弧形軌道上端A點靜止滑下 進(jìn)入圓軌道后沿圓軌道運動 最后離開 試分析A點離地面的高度h至少要多大 小球才可以順利通過圓軌道最高點 已知圓軌道的半徑為R 不考慮摩擦等阻力 綜上所述 圓周運動與力學(xué)的綜合問題是高考的重點 可綜合考查學(xué)生分析問題 解決問題的能力 1 主要形式有 1 各種運動形式相結(jié)合 2 與機械能守恒 動能定理相結(jié)合 2 求解關(guān)鍵 1 分清物理過程和階段 2 正確的選擇物理規(guī)律 3 挖掘隱含條件 聯(lián)系兩種運動的 橋梁 4 善于用能量的觀點巧妙聯(lián)系初 末狀態(tài) 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全