高中物理10大難點(diǎn)強(qiáng)行突破之三圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析-wenkub
2023-04-19 02:36:23 本頁(yè)面
【正文】 a、b、c、d四點(diǎn)，加速度最小的是b點(diǎn)【審題】 分析本題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：其一是同一輪軸上的各點(diǎn)角速度相同；其二是皮帶不打滑時(shí)，與皮帶接觸的各點(diǎn)線速度大小相同。對(duì)小球有：T2cosθ=m ω2LBCsin θ ⑤而LACsin30176。圖31【解析】如圖31所示，當(dāng)BC剛好被拉直，但其拉力T2恰為零，設(shè)此時(shí)角速度為ω1，AC繩上拉力設(shè)為T1，對(duì)小球有： ①②代入數(shù)據(jù)得：，要使BC繩有拉力，應(yīng)有ωω1，當(dāng)AC繩恰被拉直，但其拉力T1恰為零，設(shè)此時(shí)角速度為ω2，BC繩拉力為T2，則有 ③ T2sin45176。非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力沿著半徑指向圓心的分力，提供向心力，產(chǎn)生向心加速度；合外力沿切線方向的分力，產(chǎn)生切向加速度，其效果是改變速度的大小。圓周運(yùn)動(dòng)也不可能是勻變速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榧词故莿蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，其加速度方向也是時(shí)刻變化的。圓周運(yùn)動(dòng)線速度與角速度的關(guān)系及速度的合成與分解的綜合知識(shí)應(yīng)用不熟練，只是了解大概，在解題過(guò)程中不能靈活應(yīng)用；圓周運(yùn)動(dòng)有一些要求思維長(zhǎng)度較長(zhǎng)的題目，受力分析不按照一定的步驟，漏掉重力或其它力，因?yàn)橐稽c(diǎn)小失誤，導(dǎo)致全盤皆錯(cuò)。圓周運(yùn)動(dòng)的周期性把握不準(zhǔn)。：①天體（包括人造天體）在萬(wàn)有引力作用下的運(yùn)動(dòng)；②核外電子在庫(kù)侖力作用下繞原子核的運(yùn)動(dòng)；③帶電粒子在垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面里在磁場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)；④物體在各種外力（重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等）作用下的圓周運(yùn)動(dòng)。例1：如圖31所示，兩根輕繩同系一個(gè)質(zhì)量m=，兩繩的另一端分別固定在軸上的A、B兩處，上面繩AC長(zhǎng)L=2m，當(dāng)兩繩都拉直時(shí)，與軸的夾角分別為30176。=mLACsin30176。=LBCsin45176。這兩點(diǎn)抓住了，然后再根據(jù)描述圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間的關(guān)系就不難得出正確的結(jié)論。r＝（）2r＝ωa2r＝aa；ac＝ωc24r＝ωa2r＝aa．所以選項(xiàng)C、D均正確。b．對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，一般可按如下步驟進(jìn)行分析：①確定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體作為研究對(duì)象。④選用公式F=m=mRω2=mR解得結(jié)果。求物體在某一點(diǎn)受到的向心力時(shí)，應(yīng)使用該點(diǎn)的瞬時(shí)速度，在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力不僅大小隨時(shí)間改變，其方向也不沿半徑指向圓心。物體A做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力方向指向球心O，故此向心力不是由重力而是由碗壁對(duì)物體的彈力提供，此時(shí)物體所受的摩擦力與重力平衡?！窘馕觥吭O(shè)鐵塊在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)，電機(jī)對(duì)其作用力分別為F1和F2，且都指向軸心，根據(jù)牛頓第二定律有：在最高點(diǎn)：mg＋F1＝mω2r ①在最低點(diǎn)：F2－mg＝mω2r ②電機(jī)對(duì)地面的最大壓力和最小壓力分別出現(xiàn)在鐵塊m位于最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)，且壓力差的大小為：ΔFN＝F2＋F1 ③由①②③式可解得：ΔFN＝2mω2r【總結(jié)】（1）若m在最高點(diǎn)時(shí)突然與電機(jī)脫離，它將如何運(yùn)動(dòng)?（2）當(dāng)角速度ω為何值時(shí)，鐵塊在最高點(diǎn)與電機(jī)恰無(wú)作用力?（3）本題也可認(rèn)為是一電動(dòng)打夯機(jī)的原理示意圖。圖36在這類問(wèn)題中，要注意尋找兩種運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系，往往是通過(guò)時(shí)間相等來(lái)建立聯(lián)系的?！窘馕觥竣傩∏蜃銎綊佭\(yùn)動(dòng)，在豎直方向上：h＝gt2則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝又因?yàn)樗轿灰茷镽所以球的速度v＝＝R【解析】設(shè)P球自由落體到圓周最高點(diǎn)的時(shí)間為t，由自由落體可得gt2=h求得t=Q球由圖示位置轉(zhuǎn)至最高點(diǎn)的時(shí)間也是t，但做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T，有t=(4n+1)(n=0，1，2，3……)兩式聯(lián)立再由T=得 (4n+1)=所以ω=(4n+1) (n=0，1，2，3……)【總結(jié)】由于圓周運(yùn)動(dòng)每個(gè)周期會(huì)重復(fù)經(jīng)過(guò)同一個(gè)位置，故具有重復(fù)性。圖39③不能過(guò)最高點(diǎn)的條件：v＜v臨界（實(shí)際上球還沒(méi)到最高點(diǎn)時(shí)就脫離了軌道）（2）如圖39球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，輕質(zhì)桿對(duì)球產(chǎn)生的彈力情況：①當(dāng)v＝0時(shí)，F(xiàn)N＝mg（FN為支持力）。如圖所示310的小球在軌道的最高點(diǎn)時(shí)，如果v≥此時(shí)將脫離軌道做平拋運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檐壍缹?duì)小球不能產(chǎn)生拉力。【解析】物體應(yīng)該立即離開(kāi)半圓球做平拋運(yùn)動(dòng)，故選D。②動(dòng)力學(xué)方程：根據(jù)牛頓第二定律得 mgtanθ＝m 其中r是轉(zhuǎn)彎處軌道的半徑，是使內(nèi)外軌均不受側(cè)向力的最佳速度。汽車靜止在橋頂與通過(guò)橋頂是否同種狀態(tài)？不是的，汽車靜止在橋頂、或通過(guò)橋頂，雖然都受到重力和支持力。圖314另：c．人騎自行車轉(zhuǎn)彎由于速度較大，人、車要向圓心處傾斜，與豎直方向成φ角，如圖314所示，人、車的重力mg與地面的作用力F的合力作為向心力．地面的作用力是地面對(duì)人、車的支持力FN與地面的摩擦力
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