高中物理10大難點強行突破之三圓周運動的實例分析-wenkub
2023-04-19 02:36:23 本頁面
【正文】 a、b、c、d四點，加速度最小的是b點【審題】 分析本題的關(guān)鍵有兩點：其一是同一輪軸上的各點角速度相同；其二是皮帶不打滑時，與皮帶接觸的各點線速度大小相同。對小球有：T2cosθ=m ω2LBCsin θ ⑤而LACsin30176。圖31【解析】如圖31所示，當BC剛好被拉直，但其拉力T2恰為零，設此時角速度為ω1，AC繩上拉力設為T1，對小球有： ①②代入數(shù)據(jù)得：，要使BC繩有拉力，應有ωω1，當AC繩恰被拉直，但其拉力T1恰為零，設此時角速度為ω2，BC繩拉力為T2，則有 ③ T2sin45176。非勻速圓周運動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。圓周運動也不可能是勻變速運動，因為即使是勻速圓周運動，其加速度方向也是時刻變化的。圓周運動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應用不熟練，只是了解大概，在解題過程中不能靈活應用；圓周運動有一些要求思維長度較長的題目，受力分析不按照一定的步驟，漏掉重力或其它力，因為一點小失誤，導致全盤皆錯。圓周運動的周期性把握不準。：①天體（包括人造天體）在萬有引力作用下的運動；②核外電子在庫侖力作用下繞原子核的運動；③帶電粒子在垂直勻強磁場的平面里在磁場力作用下的運動；④物體在各種外力（重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力等）作用下的圓周運動。例1：如圖31所示，兩根輕繩同系一個質(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L=2m，當兩繩都拉直時，與軸的夾角分別為30176。=mLACsin30176。=LBCsin45176。這兩點抓住了，然后再根據(jù)描述圓周運動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C、D均正確。b．對于勻速圓周運動的問題，一般可按如下步驟進行分析：①確定做勻速圓周運動的物體作為研究對象。④選用公式F=m=mRω2=mR解得結(jié)果。求物體在某一點受到的向心力時，應使用該點的瞬時速度，在變速圓周運動中，合外力不僅大小隨時間改變，其方向也不沿半徑指向圓心。物體A做勻速圓周運動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物體的彈力提供，此時物體所受的摩擦力與重力平衡?！窘馕觥吭O鐵塊在最高點和最低點時，電機對其作用力分別為F1和F2，且都指向軸心，根據(jù)牛頓第二定律有：在最高點：mg＋F1＝mω2r ①在最低點：F2－mg＝mω2r ②電機對地面的最大壓力和最小壓力分別出現(xiàn)在鐵塊m位于最低點和最高點時，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在最高點時突然與電機脫離，它將如何運動?（2）當角速度ω為何值時，鐵塊在最高點與電機恰無作用力?（3）本題也可認為是一電動打夯機的原理示意圖。圖36在這類問題中，要注意尋找兩種運動之間的聯(lián)系，往往是通過時間相等來建立聯(lián)系的。【解析】①小球做平拋運動，在豎直方向上：h＝gt2則運動時間t＝又因為水平位移為R所以球的速度v＝＝R【解析】設P球自由落體到圓周最高點的時間為t，由自由落體可得gt2=h求得t=Q球由圖示位置轉(zhuǎn)至最高點的時間也是t，但做勻速圓周運動，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)】由于圓周運動每個周期會重復經(jīng)過同一個位置，故具有重復性。圖39③不能過最高點的條件：v＜v臨界（實際上球還沒到最高點時就脫離了軌道）（2）如圖39球過最高點時，輕質(zhì)桿對球產(chǎn)生的彈力情況：①當v＝0時，F(xiàn)N＝mg（FN為支持力）。如圖所示310的小球在軌道的最高點時，如果v≥此時將脫離軌道做平拋運動，因為軌道對小球不能產(chǎn)生拉力。【解析】物體應該立即離開半圓球做平拋運動，故選D。②動力學方程：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橋頂是否同種狀態(tài)？不是的，汽車靜止在橋頂、或通過橋頂，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人、車的支持力FN與地面的摩擦力
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