20xx粵教版高中物理必修2第二章第二節(jié)向心力-資料下載頁(yè)
2024-12-09 13:31本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】向心力是根據(jù)力的命名，可以是各種性質(zhì)的力，也可以是它們的，還可以是某個(gè)力的分力。圓周運(yùn)動(dòng)，向心力并非是物體受到的合外力。向心力的公式或。度的方向與向心力的方向相同,我們稱之為向心加速度。向心加速度的大小：a=或=。.圓心，變加速曲線運(yùn)動(dòng).小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，你牽繩的手感覺到。如果突然松手，將會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象是。在小球質(zhì)量m和旋轉(zhuǎn)半徑r不變的條件下，角速度ω越大，手的拉力；兩個(gè)質(zhì)量分別是m1和m2的光滑小球套在光滑水平桿上，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線連接，m．整個(gè)裝置繞豎直桿轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子與豎直方向成θ角．當(dāng)θ＝37°時(shí)，(g＝m/s2，代入數(shù)據(jù)得ω＝rad/s.問題1：什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)?“勻速”的含義是什么？
【正文】 是物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合外力 C．向心力的方向始終垂直于速度方向 D．向心力是使線速度方向改變的原因 解析：向心力是一種效果力，是物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合外力在指向圓心方向的分力；向心力只改變線速度的方向，不改變線速度的大小，且向心力方向始終垂直于速度方向，因此，選項(xiàng) A、 B錯(cuò)， C、 D對(duì)． 10．如圖 2－ 2－ 15所示，質(zhì)量為 m的玻璃球從半徑為 R的光滑固定的半圓形軌道的 a點(diǎn)滑到 b點(diǎn)，下列說法正確的是 ( BD ) 圖 2－ 2－ 15 A．玻璃球所受外力總是指向圓心 O B．玻璃球受到的向心力大小逐漸增大 C．玻璃球受到的向心力大小逐漸減小 D．玻璃球受到圓軌道的彈力逐漸增大 解析：對(duì)玻璃球進(jìn)行受力分析可知，它受到重力 mg和軌道對(duì)它的支持力 N作用．由于所受合外力不指向圓心，玻璃球做變速圓周運(yùn)動(dòng)，且由 a到 b，速度越來越大，由牛頓第二定律， F 向 ＝ N－ mgcos θ ＝ mv2r .隨它下落時(shí) θ 角越來越小， v 越來越大，則 N 逐漸增大，向心力逐漸增大． (θ 角是支持力 N與豎直方向的夾角 ) 11．在旱冰場(chǎng)上，一位同學(xué)沿著圓周做造型表演，若把他的運(yùn)動(dòng)近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是 ( BC ) A．在研究他的造型表演時(shí)，可以將他看做質(zhì)點(diǎn) B．他的速度是變化的 C．他運(yùn)行一周所用的時(shí)間是恒定的 D．他運(yùn)行時(shí)有加速度，且加速度是恒定的 解析：在研究他的造型表演時(shí)，他的大小不能忽略，故不可以將他看做質(zhì)點(diǎn)， A錯(cuò)；他的速度方向時(shí)刻改變，故他的速度 是變化的， B對(duì)；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期是恒定的，故他運(yùn)行一周所用的時(shí)間是恒定的， C對(duì)；他的加速度為向心加速度，方向時(shí)刻變， D錯(cuò)。 12．如圖 2－ 2－ 16所示，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過 O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)．圖中 a、 b 分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)．則桿對(duì)球的作用力可能是 ( AB ) 圖 2－ 2－ 16 A． a處為拉力， b處為拉力 B． a處為拉力， b處為推力 C． a處為推力， b處為拉力 D． a處為推力， b處為推力 解 析：由題意“給小球一初速度，使小球做圓周運(yùn)動(dòng)”，則小球上升到 b處的速度大小未知，當(dāng) vb gr時(shí)， b處為拉力；當(dāng) 0≤ vb gr時(shí)， b處桿對(duì)小球作用力為推力，而在 a處一定為拉力． 13．如圖 2－ 2－ 17 所示為 A、 B 兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度隨半徑變化的圖象，其中 A為雙曲線的一分支，由圖可知 ( AD ) 圖 2－ 2－ 17 A． A物體運(yùn)動(dòng)的線速度不變 B． A物體運(yùn)動(dòng)的角速度不變 C． B物體運(yùn)動(dòng)的線速度不 變 D． B物體運(yùn)動(dòng)的角速度不變 解析：由圖可知 A物體 a∝ 1r， B物體的 a∝ r，由 a＝ v2r＝ ω2r，可知選項(xiàng) A、 D正確． 14．如圖 2－ 2－ 18所示，輕繩一端固定在 O點(diǎn)，繩長(zhǎng)為 L，另一端懸掛一質(zhì)量為 m的小球，在水平面上做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，圓錐角為 θ ，角速度為 ω ，繩的張力為 F，則下列表達(dá)式正確的是 (g為重力加速度 )( BC ) 圖 2－ 2－ 18 A． F＝ mgcos θ B． F＝ mgcosθ2 C． F＝ mω 2L D． F＝ mω 2Lsinθ2 解析：對(duì)小球受分析可知小球受重力和張力作用，在豎直方向合外力為 0，則有 Fcosθ2 ＝ mg，即 F＝ mgcosθ2；在水平方向有 Fsin θ2 ＝ mω 2Lsinθ2 ，則 F＝ mω 2L. 三、非選擇題 15．兒童樂園中，一個(gè)質(zhì)量為 20 kg 的小孩騎在木馬上隨木馬一起在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．已知轉(zhuǎn)軸距木馬 5 m遠(yuǎn)，每 10 s轉(zhuǎn) 1圈， 把小孩的轉(zhuǎn)動(dòng)看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求： (1)小孩轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度； (2)小孩轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度； (3)小孩轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力． 解： (1)小孩轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ω ＝ 2πT ＝ 2π10 rad/s＝ rad/s (2)小孩轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度 v＝ ω r＝ 5 m/s＝ m/s (3)小孩轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力 F＝ mv2r＝ 205 N＝ N. 16．質(zhì)量相等的小球 A、 B分別固定在輕桿的中點(diǎn)及端點(diǎn)，當(dāng)棒在光滑的水平面上繞 O點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 2－ 2－ 19所示，求 A、 B兩球所受的拉力之比． 圖 2－ 2－ 19 解：對(duì) B有 FB＝ mBω 2BrB，對(duì) A有 FA＝ mAω 2ArA 因?yàn)?mA＝ mB， rB＝ 2rA， ω A＝ ω B 所以 FA∶ FB＝ 1∶ 2. 17．如圖 2－ 2－ 20 所示，長(zhǎng)度為 L＝ m的繩子，拴著一質(zhì)量 m＝ 1 kg的小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球半徑不計(jì)，已知繩子能夠承受的最大張力為 74 N，圓心離地面高度 H＝ 6 m， 運(yùn)動(dòng)過程中繩子始終處于繃緊狀態(tài)． (g＝ 10 m/s2)求： (1)分析繩子在何處最易斷，求出繩子斷時(shí)小球的線速度； (2)繩子斷后，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間及落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)的水平距離． 圖 2－ 2－ 20 解： (1)在最低點(diǎn)時(shí)繩子上的拉力最大，繩子最易斷．根據(jù)牛頓第二定律得 F－ mg＝ mv2L解得 v＝ 8 m/s (2)小球從最低點(diǎn)開始平拋， v0＝ v＝ 8 m/ 水平方向 x＝ v0t 豎直方向 H－ L＝ 12gt2 聯(lián)立上述兩式解得落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)的水平距離 x＝ 8 m.
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