典型物理模型及方法——水流星模型

◆2.水流星模型(竖直平面内的圆周运动——是典型的变速圆周运动)

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。(圆周运动实例)

①火车转弯

②汽车过拱桥、凹桥₃

③飞机做俯冲运动时，飞行员对座位的压力。

④物体在水平面内的圆周运动（汽车在水平公路转弯，水平转盘上的物体，绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转）和物体在竖直平面内的圆周运动（翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等）。

⑤万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、重力与弹力的合力——锥摆、（关健要搞清楚向心力怎样提供的）

（1）火车转弯：设火车弯道处内外轨高度差为h，内外轨间距L，转弯半径R。由于外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合力F_合提供向心力。

(是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件)

①当火车行驶速率V等于V₀时，F_合=F_向，内外轨道对轮缘都没有侧压力

即当火车转弯时行驶速率不等于V₀时，其向心力的变化可由内外轨道对轮缘侧压力自行调节，但调节程度不宜过大，以免损坏轨道。火车提速靠增大轨道半径或倾角来实现

（2）无支承的小球，在竖直平面内作圆周运动过最高点情况：

受力：由mg+T=mv²/L知,小球速度越小,绳拉力或环压力T越小,但T的最小值只能为零,此时小球以重力提供作向心力.

结论：通过最高点时绳子(或轨道)对小球没有力的作用(可理解为恰好通过或恰好通不过的条件)，此时只有重力提供作向心力. 注意讨论：绳系小球从最高点抛出做圆周还是平抛运动。

能过最高点条件：V≥V_临（当V≥V_临时，绳、轨道对球分别产生拉力、压力）

不能过最高点条件：V<V_临(实际上球还未到最高点就脱离了轨道)