圆周运动最高点受力分析-4种典型案例图解-高一物理

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本文解决高一物理问题:圆周运动最高点受力情况如何分析?圆周运动恰好运动到最高点的向心力与速度?通过结合图像,王尚老师用4种典型案例帮助同学们深入理解此考点。

高一物理学习问题

学生:王老师您好,我是高三的学生,我们学校目前正在进行高考一轮复习。

我的基础并不是很好,请问王尚老师,圆周运动最高点受力分析到底咋分析受力情况。

有的时候老师说速度为零,有的时候老师又说速度是,根号下gR,把我弄糊涂了。是不是老师说错了,我们老师退休返聘的,脑子不太好使,有时候有些糊涂。很多圆周运动向心力分析的问题都是与能量动量结合的,我购买了您的物理自诊断,发现圆周运动这个专题并没有这方面例题与视频阐述,是不是您把这个考点给忽略掉了?

这个考点很重要啊,也经常考啊。我说的有些冒昧,请王尚老师见谅。希望您抽空回复我,多谢。

王尚老师答疑

高中物理考点答疑

王尚老师:这是高一下学期圆周运动相关的内容。请您看物理自诊断专题20例4,例5,例6,例7,专题19例4,例8,专题38例4,例10,专题39例2,例7,专题40例5,例10,都与您提问的考点相关。因为根据高中物理教学大纲要求,我们课堂上先讲圆周运动,后面才学到动能定理、机械能、动量,所以这部分的综合题肯定会在后面涉及,您说教学以及辅导书的安排上,是不是该这样的?

您是高三的学生,所以复习圆周运动的时候,会做与后面动能定理、机械能、动量守恒等结合的综合题,这是可以理解的,不过一定要在自己大脑中装着整个物理知识体系。您说是不是?下面来复习向心力与圆周运动最高点受力情况。

1.向心力的概念

王尚:向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时,指向圆心(曲率中心)的合外力作用力。

向心力是效果力,是依据上述定义的这种合外力作用效果而命名的。这种效果可以由弹力、重力、摩擦力等任何一力而产生,也可以由几个力的合力或其分力提供。总之,一个物体如果做圆周运动,必然受到向心力的作用;这一点必须清晰。

2.圆周运动最高点受力分析

我在把圆周运动最常考的一类问题做一个归纳,即圆周运动最高点的受力情况分析。

在高考物理题中,我们经常遇到这样的描述:“物体恰好运动到圆周的最高点”,“物体刚好能通过圆周的最高点”,这话句话是什么意思呢?笔者在这里做一个分析。

前面我们已经提及,圆周运动的一个基础:必然受到向心力的作用。任何做圆周运动的物体(不管是否匀速)都必须受到一个向心力的作用,这个向心力是其他里的综合效果。

在不同的外在情况下,受力情况是不一样的,比如绳子拉力和杆件作用力下的情况就不同,因为绳子只能提供拉力,而杆件既能够提供拉力,也可以提供张力(支持力)。我们来看如下的4种特殊圆周运动情况及其结论:

(1)外圆弧轨道通过最高点向心力分析

圆周运动向心力受力分析图

刚好通过最高点时,C点弹力为零;完全由重力提供向心力:F向=mg=m*v*ω;可以通过运算计算出C点的最小速度为√gR;否则物体会在半路掉下来。

(2)绳子作用下通过最高点向心力分析

圆周运动向心力分析示意图

在最高点A点,绳子拉力(弹力)为零,完全由重力提供向心力:F向=mg=m*v*ω;这时A点的最小速度依然为√gR;否则物体会在半路掉下来。

(3)杆件作用下通过最高点向心力分析

杆件下的圆周运动

在最高点杆件作用力大小等于mg,向心力为零,合外力为零,此时v=0;F杆=mg,方向向上。最高点最小速度v=0;

(4)内外侧圆弧轨道通过最高点向心力分析

圆周运动向心力分析

内圆轨道支持力(弹力)与重力平衡,与(3)一致,向心力为零,合外力为零,此时v=0;F杆=mg,方向向上。最高点最小速度v=0;

看懂不难,能够记在心里,在考场上运用自如,除了多看几遍外,还要结合物理自诊断书里匹配的典型题题来夯实。(文/王尚)推荐文章王尚老师三三物理学习法则

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射雕英雄传这部电视剧大家都看过,郭靖为什么能成为一代大侠?可以说百分之九十九的原因是因为有东邪西毒南帝北丐这些老师的指点。对考点提出质疑,提出自己的想法看法,我们一起进行深入的探讨,这让你更加明晰分析过程和解题思路,可以在考试中有效帮你避开一些常见的错误思维定势。

考场上考取高分,知识务必要做到熟练,像同学们记的乘法口诀一样。王尚曾提到过物理考试与篮球比赛非常像,不是说课堂讲的你懂了,什么是三步上篮?什么是跳投?你知道是咋回事儿了,就能在赛场上熟练运用,力压群雄。你总不能比赛时对盯防着你的对手说,你等等,我想一想是到底是传球给队友还是三步上篮。激烈的赛场上,就你在犹豫的那一瞬间,球已经被对方抢走了。

正应如此笔者在很多文章中都多次强调了考点要熟练,强调多进行习题演练的重要性,强调归纳解题思路和易错点。课堂上认真听课,在课后独立做作业,考前做总结,说白了都是在为熟练这个词做准备啊,在为期中期末考试甚至是高考的熟练打基础啊。我的物理自诊断就像是陪打教练一样,任何一段视频都在帮你分析赛场上遇到不同情况要如何应对,不断演练、汲取教练的科学建议,才能打好篮球,打好比赛啊。为什么购买物理自诊断的同学考试成绩提高的很快,因为我的视频在不断引导学生们的解题思路,通过读题与审题一步步推导和探寻解题突破口,并归纳考点和解题方法。可以说所有的视频都是在告诉你,考试时遇到类似问题,如何来下手分析如何快速解决掉。

提高物理考试成绩,只说不练是不行的。

科学学习方法,行之有效的辅助工具,自己持续的努力付出,这些都是必备因素。

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学生对王尚答疑的反馈

王尚老师您好,感谢您指点。您费心了。您写的很详细,我要好好看看这篇文章。

您的物理自诊断对我物理学习非常有帮助,我也信心满满,期待下次物理考试能再上一个新台阶。谢谢您。

参考文献

圆周运动http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43179.html

向心力http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/480383.html

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