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1、學(xué)法巧手指-專題復(fù)習(xí)(三)曲線運動運動的合成與分解例題1.如圖1所示,兩定滑輪間的距離為2d,質(zhì)量相等的小球 A和B通過細(xì)長的繩,繩子的張力為F, AI* 2d 一子帶動小球C上升,在某一時刻連接小球 C的兩繩之間的夾角為 2和B下落的速度為v ,不計滑輪摩擦和繩子的質(zhì)量,繩子也不能伸長,此時小球C上升的速度多大?若小球 C的質(zhì)量與A、B兩球的 質(zhì)量相等均為 m,且 30時三球從靜止開始運動, 則當(dāng) 45 時小球C的的速度是多少?解析:小球C的速度Vc為合速度,方向豎直向上,其中沿繩方dsin 30dsin452d 2d向的分速度為球 A(或B)下落的速度v,另一分速度v則沿與繩垂直的方向(即
2、使繩繞O點上旋的圓周運動的線速度),如圖2所示,小球C上升的速度大小為 fv/*Vccos當(dāng)三球運動至45時%1VaVb Vc COs45Vc4圈22小球A和B下降的高度為C球上升的高度為d cot 30 d cot 45, 3d d因A、B和C三球組成的系統(tǒng)機械能守恒,則2mg(2d l2d) mg(73d d) mvc? 2 十口()2解得vC0.44gd命題解讀:本題屬于典型的繩拉物體(或物體拉繩)類運動的分解問題,小球C的運動為合運動,所以是將其速度進(jìn)行分解。絕不能認(rèn)為小球C的運動速度vC由A、B兩球運動速度v按夾角2合成得到。平拋運動和其它知識的結(jié)合v8m/ s 飛例題2.如圖3所示
3、,傾斜軌道的長I 25m,頂端高h(yuǎn) 15m,其下端經(jīng)過一小段圓弧過渡后與很長的水平雪道相接。一滑雪運動員在傾斜雪道頂端以水平速度 出,在落到傾斜雪道時,運動員靠改變姿勢進(jìn)行緩沖使自己只保留沿斜面的分速度而不彈起, 除緩沖過程外,運動員可看作質(zhì)點, 過渡圓弧光滑,其長度可忽略。設(shè)滑雪板與雪道的動摩擦因數(shù)0.2,求運動員在水平雪道上滑行的距離。解析:選如圖4所示的坐標(biāo),斜面的方程為”3y xta n x4運動員飛出后做平拋運動,則X Vgt1 .2y 2覽解以上三式,則飛行時間為t 1.2s落點的x坐標(biāo)分別為圏3x v0t 9.6m落點距斜面頂端的距離為XI12mcos落點距地面的距離為h (I
4、I )sin 7.8m接觸斜面前的x和y方向的分速度分別為vx v0 8m/svy gt 12m/s依題意,此時沿斜面方向的速度大小為v vxcos vy sin13.6m/ s設(shè)運動員在水平雪道上運動的距離為x,則由動能定理得1 2 mgh mg cos (l l ) mgx mv解得 x 74.8m命題解讀:本題涉及了拋體運動、 功能關(guān)系等知識點, 特別是這樣斜面上的平拋運動,落到斜面上的位移方向已知,-幾何關(guān)系已經(jīng)確定,解題時一定要抓住這一突破口。圓周運動的實際應(yīng)用例題3.如圖5所示,某種變速自行車,有六個飛輪和 三個鏈輪,飛輪和鏈輪的齒數(shù)見下表,后輪的直徑 d 660m m。某人騎該車
5、行進(jìn)的速度 v 4m/s時,腳踩 踏板做勻速圓周運動的角速度最小為1.9rad /s3.8rad / s考查了理解、分析和推理的能力。 即水平和豎直方向的位移關(guān)系鏈輪彼條飛槍各稱飛輪吿數(shù)丹個4328L5618213428C . 6.5rad / sD . 7.1rad / s解析:飛輪和后輪的角速度相等,設(shè)為1,連輪和踏板的角速度相等,設(shè)為2。因該車行進(jìn)的速度為v 4m/s,且一定,此即為后輪邊緣的線速度大小。后輪的半徑為R ,2則有v R i,由該式可知,v和R一定時,飛輪和后輪的角速度也就一定。連輪和飛輪通過鏈條連接,其線速度相等,若設(shè)飛輪和鏈輪半徑分別為r1和r2,則r1 1 r2 2。又因為自行車鏈條中每個鏈接的長度相同,所以飛輪與鏈輪的齒數(shù)之比等于其半徑之比,即n1 / n2 r1/ r2。將以上幾式整理得2 2vn 1 /(dn2)。由此可見,當(dāng)n1 15、n2 48時,2最小,即腳踩踏板做勻速圓周運動的角速度最小。代入數(shù)據(jù)解得2 3.8rad /s,所以選項B正確。命題解讀:騎變速自行車的人都知道,在腳踩踏板旋轉(zhuǎn)快慢 (即角速度)相同的情況下,鏈條所連接的鏈輪和飛輪的半徑之比約大,自行車獲得的速度就越大,本題從理論上對此進(jìn)行
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