高中物理必修2勻速圓周運動”的典型例題2-wenkub
2023-04-19 02:37:44 本頁面
【正文】 ω2r，所以a、b、c三輪邊緣向心加速度之比=8∶4∶2=4∶2∶1． 【例2】一圓盤可繞一通過圓盤中心o且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動．在圓盤上放置一木塊，當圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，木塊隨圓盤一起運動（見圖），那么[ ]a．木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向背離圓盤中心b．木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向指向圓盤中心c．因為木塊隨圓盤一起運動，所以木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向與木塊的運動方向相同d．因為摩擦力總是阻礙物體運動，所以木塊所受圓盤對它的摩擦力的方向與木塊的運動方向相反e．因為二者是相對靜止的，圓盤與木塊之間無摩擦力【分析】由于木塊隨圓盤一起作勻速圓周運動，時刻存在著一個沿半徑指向圓心的向心加速度，因此，它必然會受到一個沿半徑指向中心、產(chǎn)生向心加速度的力——向心力．以木塊為研究對象進行受力分析：在豎直方向受到重力和盤面的支持力，它處于力平衡狀態(tài)．在盤面方向，可能受到的力只有來自盤面的摩擦力（靜摩擦力），木塊正是依靠盤面的摩擦力作為向心力使它隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動．所以，這個摩擦力的方向必沿半徑指向中心【答】b．【說明】常有些同學認為，靜摩擦力的方向與物體間相對滑動的趨勢方向相反，木塊隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動時，時時有沿切線方向飛出的趨勢，因此靜摩擦力的方向應(yīng)與木塊的這種運動趨勢方向相反，似乎應(yīng)該選d．這是一種極普遍的錯誤認識，其原因是忘記了研究運動時所相對的參照系．通常說做圓運動的物體有沿線速度方向飛出的趨勢，是指以地球為參照系而言的．而靜摩擦力的方向總是跟相對運動趨勢的方向相反，應(yīng)該是指相互接觸的兩個相關(guān)物體來說的，即是對盤面參照系．也就是說，對站在盤上跟盤一起轉(zhuǎn)動的觀察者，木塊時刻有沿半徑向外滑出的趨勢，所以，木塊受到盤面的摩擦力方向應(yīng)該沿半徑指向中心 【例3】在一個水平轉(zhuǎn)臺上放有a、b、c三個物體，它們跟臺面間的摩擦因數(shù)相同．a(chǎn)的質(zhì)量為2m，b、c各為m．a(chǎn)、b離轉(zhuǎn)軸均為r，c為2r．則[ ]a．若a、b、c三物體隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動未發(fā)生滑動，a、c的向心加速度比b大b．若a、b、c三物體隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動未發(fā)生滑動，b所受的靜摩擦力最小c．當轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速增加時，c最先發(fā)生滑動d．當轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加時，a比b先滑動【分析】a、 b、 c三物體隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動時，它們的角速度都等于轉(zhuǎn)臺的角速度，設(shè)為ω．根據(jù)向心加速度的公式an=ω2r，已知ra=rb＜rc，
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