高中物理必修2勻速圓周運(yùn)動(dòng)”的典型例題2-wenkub
2023-04-19 02:37:44 本頁(yè)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(guò)圓盤中心o且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)．在圓盤上放置一木塊，當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，木塊隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)圖），那么[ ]a．木塊受到圓盤對(duì)它的摩擦力，方向背離圓盤中心b．木塊受到圓盤對(duì)它的摩擦力，方向指向圓盤中心c．因?yàn)槟緣K隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)，所以木塊受到圓盤對(duì)它的摩擦力，方向與木塊的運(yùn)動(dòng)方向相同d．因?yàn)槟Σ亮偸亲璧K物體運(yùn)動(dòng)，所以木塊所受圓盤對(duì)它的摩擦力的方向與木塊的運(yùn)動(dòng)方向相反e．因?yàn)槎呤窍鄬?duì)靜止的，圓盤與木塊之間無(wú)摩擦力【分析】由于木塊隨圓盤一起作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻存在著一個(gè)沿半徑指向圓心的向心加速度，因此，它必然會(huì)受到一個(gè)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(duì)象進(jìn)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(lái)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(dòng)．所以，這個(gè)摩擦力的方向必沿半徑指向中心【答】b．【說(shuō)明】常有些同學(xué)認(rèn)為，靜摩擦力的方向與物體間相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)方向相反，木塊隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，時(shí)時(shí)有沿切線方向飛出的趨勢(shì)，因此靜摩擦力的方向應(yīng)與木塊的這種運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，似乎應(yīng)該選d．這是一種極普遍的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，其原因是忘記了研究運(yùn)動(dòng)時(shí)所相對(duì)的參照系．通常說(shuō)做圓運(yùn)動(dòng)的物體有沿線速度方向飛出的趨勢(shì)，是指以地球?yàn)閰⒄障刀缘模o摩擦力的方向總是跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，應(yīng)該是指相互接觸的兩個(gè)相關(guān)物體來(lái)說(shuō)的，即是對(duì)盤面參照系．也就是說(shuō)，對(duì)站在盤上跟盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的觀察者，木塊時(shí)刻有沿半徑向外滑出的趨勢(shì)，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(gè)水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放有a、b、c三個(gè)物體，它們跟臺(tái)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(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)未發(fā)生滑動(dòng)，a、c的向心加速度比b大b．若a、b、c三物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)未發(fā)生滑動(dòng)，b所受的靜摩擦力最小c．當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，c最先發(fā)生滑動(dòng)d．當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加時(shí)，a比b先滑動(dòng)【分析】a、 b、 c三物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它們的角速度都等于轉(zhuǎn)臺(tái)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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