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文檔簡介
曲線平拋圓周鞍山一中:李強(qiáng)勝奧賽高考內(nèi)容講義曲線運(yùn)動(dòng)一、曲線運(yùn)動(dòng)1定義:物體運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線的運(yùn)動(dòng)叫曲線運(yùn)動(dòng)2條件:V0aV0aaV0aV0aV0物體所受合外力方向(或加速度方向)與物體的速度方向不在同一條直線上3速度方向:切線方向A曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)重要結(jié)論:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,其受力指向凹的一側(cè)PF1F2F3該方向有速度增加,則該方向必有力或力的分量。
沿速度方向可以存在力的分量使得沿原速度方向的速度大小發(fā)生變化,在垂直原速度方向,有指向凹側(cè)的分量,由勾股定理,合力指向凹側(cè)。F1,F2,F3均有可能二、運(yùn)動(dòng)合成與分解分運(yùn)動(dòng)1分運(yùn)動(dòng)2合運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)合成:已知分運(yùn)動(dòng)求跟它們等效的合運(yùn)動(dòng)
運(yùn)動(dòng)分解:已知合運(yùn)動(dòng)求跟它們等效的分運(yùn)動(dòng)2.運(yùn)動(dòng)合成與分解實(shí)質(zhì)
X,V,a的合成與分解,遵循平行四邊形定則3.兩分運(yùn)動(dòng)必須是同一質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)間內(nèi)相對(duì)同一參考系的運(yùn)動(dòng)
合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性,獨(dú)立性,等效性物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為合運(yùn)動(dòng)V4.運(yùn)動(dòng)合成與分解實(shí)例分析:VV1V2VV1V2VV1V2證明:人拉繩的速度V=V0cosθθV0V0△tV△t沿繩方向速度相等ABVA勻速※光滑桿串了A,B兩環(huán),兩環(huán)通過一不可伸長不計(jì)質(zhì)量的輕繩相連,若讓A環(huán)勻速向右運(yùn)動(dòng),B環(huán)加速?減速?勻速?VBθθθ沿繩方向速度相等VA300450ABC※在一弧形光滑軌道的上方搭有一水平光滑軌道,如圖所示,兩小球a、b以相同的水平初速度v0從同一地點(diǎn)M處同時(shí)滑向軌道,且始終未離開軌道,則先到達(dá)N點(diǎn)的小球是()(A)a球,(B)b球, (C)同時(shí)到達(dá), (D)無法判斷。對(duì)b球,考慮水平方向的分運(yùn)動(dòng),由于球在軌道上受到一個(gè)軌道給它的斜向右上的彈力作用,所以在左側(cè)軌道球在水平方向始終加速運(yùn)動(dòng),在右側(cè)軌道,其做減速運(yùn)動(dòng),但其水平速度仍然大于V00Vtab5.互成角度的兩直線運(yùn)動(dòng)合成分析(a均恒定不變)兩分運(yùn)動(dòng)V1≠0,a1=0V2≠0,a2=0勻速直線運(yùn)動(dòng)兩分運(yùn)動(dòng)V1=0,a1≠0V2=0,a2≠0初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)兩分運(yùn)動(dòng)V1≠0,a1≠0V2=0,a2≠0勻變速曲線運(yùn)動(dòng)a1a2V1a5.互成角度的兩直線運(yùn)動(dòng)合成分析(V,a均恒定不變)兩分運(yùn)動(dòng)V1≠0,a1≠0V2≠0,a2≠0a1a2V1aV2V勻變速曲線運(yùn)動(dòng)a1a2V1aV2V勻變速直線運(yùn)動(dòng)①最短時(shí)間:要使過河的時(shí)間最短,則船頭必須垂直河岸;v2v16小船過河河水流速V1
船速V2
V1V2
②最短距離:a.若v船
>v水,則船頭必須指向河岸上游方向;使合速度垂直河岸,最小位移等于河寬,b.若v船
<v水,6小船過河河水流速V1
船速V2
vv1
v2只有當(dāng)V船⊥V合時(shí),過河的位移最小。★
小船在水速較小的河中橫渡,并使船頭始終垂直河岸航行,到達(dá)河中間時(shí),突然上游來水使水流速度加快,則對(duì)此小船渡河的說法正確的是()A.小船要用更長的時(shí)間才能到達(dá)對(duì)岸B.小船到達(dá)對(duì)岸的位移將變大,但所用時(shí)間仍不變C.因小船船頭始終垂直河岸航行,故所用時(shí)間及位移都不會(huì)變化D.因船速與水速關(guān)系未知,故無法確定渡河時(shí)間及位移的變化※有一小船正在渡河,離對(duì)岸50m時(shí),已知在下游120m處有一危險(xiǎn)區(qū),假設(shè)河水流速為5m/s,為了使小船不通過危險(xiǎn)區(qū)到達(dá)對(duì)岸,那么,小船從現(xiàn)在起相對(duì)于靜水的最小速度應(yīng)是()
A.2.08m/s
B.1.92m/s
C.1.58m/sD.1.42m/sd=50mA120m危險(xiǎn)區(qū)CBv水v合θv船
※一河流的水流速度處處相同,甲、乙兩運(yùn)動(dòng)員隔著河流站在兩岸邊,甲處在較下游的位置,如圖所示,已知甲在靜水中的游泳速度比乙大,現(xiàn)讓兩人同時(shí)下水游泳,要使兩人盡快在河中相遇,他們應(yīng)采取的辦法是( )(A)甲、乙均面向?qū)Ψ接危囱貓D中AB連線方向游)(B)甲沿AB連線,但乙沿連線偏上游方向游,(C)乙沿AB連線,但甲沿連線偏上游方向游,(D)都應(yīng)沿連線偏下游方向游,且乙比甲更偏向下游方向。甲乙均參與水流的運(yùn)動(dòng),以流水為參考系,要使兩人盡快相遇,則兩人相對(duì)水流的速度方向必須沿AB方向,因?yàn)閮牲c(diǎn)之間線段最短平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)
1)水平拋出的物體在只有重力作用下的運(yùn)動(dòng).2)平拋運(yùn)動(dòng)是加速度為g的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),軌跡是拋物線的一部分.平拋運(yùn)動(dòng)的常規(guī)研究方法平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng).oxyVV0gtV0tgt2/2αβoxyVV0gtV0tgt2/2
把速度v方向反向延長與x軸交點(diǎn)為B,你能得到什么結(jié)論?經(jīng)過水平位移中點(diǎn)B此規(guī)律對(duì)所有類平拋運(yùn)動(dòng)均成立重要結(jié)論
1)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和射程:水平方向和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)既具有獨(dú)立性,又具有等時(shí)性.所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為即運(yùn)動(dòng)時(shí)間由高度h唯一決定,而射程x由v0、t共同決定.ght2=AB★圖示軌跡為平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的一部分,已知由A到B的時(shí)間為t,g已知,分析由A到B的速度變化△VABV0V0gt1gt2VAVB△V※從傾角為θ的斜面上某點(diǎn)以不同的初速度將同一小球水平拋出,試證明小球到達(dá)斜面時(shí)速度方向與斜面的夾角α為一定值。θV0αgtV0V0tgt2/2※一架飛機(jī)水平地勻速飛行,從飛機(jī)上每隔1s釋放一發(fā)炮彈,先后共釋放4發(fā),若不計(jì)空氣阻力,則4發(fā)炮彈()A.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線,它們的落地點(diǎn)是等間距的
B.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線,它們的落地點(diǎn)是不等間距的
C.在空中任何時(shí)刻總是在飛機(jī)正下方排成豎直的直線,它們的落地點(diǎn)是等間距的
D.在空中任何時(shí)刻總是在飛機(jī)正下方排成豎直的直線,它們的落地點(diǎn)是不等間距的▲拋出的每一發(fā)炮彈相對(duì)地面均做平拋運(yùn)動(dòng)。相對(duì)勻速飛行的飛機(jī)做自由落體運(yùn)動(dòng)▲從勻速飛行的飛機(jī)上間隔相等時(shí)間拋出的炮彈在空中分布在飛機(jī)下方的豎直線上?!鴱膭蛩亠w行的飛機(jī)上間隔相等時(shí)間拋出的炮彈在地面上的爆炸點(diǎn)等水平間距排列??偨Y(jié):※在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長L,若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖所示的a、b、c、d,則小球平拋的初速度的計(jì)算公式為v0=__________(用L,g表示)
*
如圖所示,在斜面上O點(diǎn)先后以υ0和2υ0的速度水平拋出A、B兩小球,則從拋出至第一次著地,可能落在斜面上,也可能落在水平面上,兩小球的水平位移大小之比可能為()A1:2B1:3C1:4D2:5370V0=10m/sH=45mL=7m
球與兩面墻發(fā)生彈性碰撞,其入射速度方向直線與反彈速度方向的直線滿足反射定律的規(guī)律,求小球落地位置距左端墻的水平距離?g=10m/s220m25m15mAB
水平臺(tái)面光滑,A、B兩小球速度均為20m/s,間隔1S從臺(tái)面水平拋出,A、B球用一長為25m的輕繩相連。求B球飛出后多長時(shí)間繩子拉直?ABB拋出1S后繩被拉直◆
具有圓錐形狀的回轉(zhuǎn)器(陀螺),繞它的軸在光滑的桌面上快速旋轉(zhuǎn),同時(shí)以速度v向左運(yùn)動(dòng),若回轉(zhuǎn)器的軸在全部時(shí)間內(nèi)保持豎直,則v至少等
,才能使回轉(zhuǎn)器從左側(cè)桌子邊緣滑出時(shí)不會(huì)與桌子邊緣發(fā)生碰撞??紤]錐右側(cè)頂點(diǎn),當(dāng)交點(diǎn)在邊緣點(diǎn)上方時(shí),相碰。VH2r※在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)只在豎直板面上記下了拋出點(diǎn)下方重錘線Y的方向,但忘了記下平拋的初位置,在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡,如圖所示,現(xiàn)在曲線上取AB兩點(diǎn),量出它們到Y(jié)軸的距離,AA’=X1,BB’=X2,以及AB的豎直距離h,用這些可以求得小球平拋時(shí)的初速度為___________。(g已知)A’B’ABx1x2Y※某同學(xué)做《研究物體平拋運(yùn)動(dòng)》實(shí)驗(yàn)得到一段拋物線軌跡如圖所示,他用如下方法去求平拋物體的初速度,在軌跡上取A、B、C三點(diǎn),使AB、BC間的豎直距離都是h,測(cè)出AB間水平距離s1,BC間水平距離為s2,重力加速度為g,請(qǐng)利用該同學(xué)的方法求物體平拋的初速度V0=_________。
VB為B點(diǎn)的豎直分速度,AB段勻減當(dāng)勻加處理
※在一個(gè)豎直支架上固定兩個(gè)水平的彈簧槍A和B,彈簧槍A、B在同一豎直面內(nèi),A比B高h(yuǎn),使彈簧槍B的出口距水平面高h(yuǎn)/3,彈簧槍A、B射出的子彈的水平射程之比為SA:SB=1:2,設(shè)彈簧槍A、B的高度差h不變,且射出子彈的初速不變,要使兩個(gè)彈簧槍射出的子彈落到水平面上同一點(diǎn),則 ( )(A)豎直支架向下移動(dòng),移動(dòng)的距離為√2h,(B)豎直支架向下移動(dòng),移動(dòng)的距離為4h/15,(C)豎直支架向左移動(dòng),移動(dòng)的距離為√2h,(D)豎直支架向上移動(dòng),移動(dòng)的距離為4h/15。從高H處的A點(diǎn)水平拋出一個(gè)物體,其水平射程為2s。若在A點(diǎn)正上方高H的B點(diǎn)拋出另一個(gè)物體,其水平射程為s。已知兩物體的運(yùn)動(dòng)軌跡在同一豎直平面內(nèi),且都從同一豎屏M的頂端擦過,如圖所示,求屏M的高度h’?VBVA排球場總長18m,網(wǎng)高2.25m,如圖所示,設(shè)對(duì)方飛來一球,剛好在3m線正上方被我方運(yùn)動(dòng)員后排強(qiáng)攻擊回。假設(shè)排球被擊回的初速度方向是水平的,那么可認(rèn)為排球被擊回時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)。(g取10m/s2)(1)若擊球的高度h=2.5m,球擊回的水平速度與底線垂直,球既不能觸網(wǎng)又不出底線,則球被擊回的水平速度在什么范圍內(nèi)?(2)若運(yùn)動(dòng)員仍從3m線處起跳,起跳高度h滿足一定條件時(shí),會(huì)出現(xiàn)無論球的水平初速多大都是觸網(wǎng)或越界,試求h滿足的條件。3m2.25m18m網(wǎng)122.5m3m2.25m18m網(wǎng)h速度過大過邊線速度過小被網(wǎng)擋住邊線位置12黑虛線不能與藍(lán)軌跡線出現(xiàn)兩個(gè)交點(diǎn),解析:假設(shè)黑虛線與藍(lán)線能出現(xiàn)兩個(gè)交點(diǎn)。考慮水平分運(yùn)動(dòng),若有兩個(gè)交點(diǎn)則由于黑線對(duì)應(yīng)的水平速度大于藍(lán)線對(duì)應(yīng)的水平速度,由水平位移相等知黑線對(duì)應(yīng)時(shí)間短,考慮豎直方向的分運(yùn)動(dòng),由于黑線拋出高度低,下落等高則對(duì)應(yīng)時(shí)間長。兩者矛盾,假設(shè)不成立!θ※求物體落回斜面的時(shí)間。θg※如圖所示,一個(gè)小物體由斜面上A點(diǎn)以初速v0水平拋出,然后落到斜面上B點(diǎn),已知斜面的傾角為θ,空氣阻力可忽略,求物體在運(yùn)動(dòng)過程中離斜面的最遠(yuǎn)距離s.提示:水平豎直分解,原點(diǎn)為拋出點(diǎn)沿斜面與垂直斜面分解θθθ※一平板車,質(zhì)量M=100kg,停在光滑水平路面上,車身離地面的高h(yuǎn)=1.25m,一質(zhì)量m=50kg的小物塊(看成質(zhì)點(diǎn))置于車的平板上,它到車尾的距離b=1.0m,與車板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20,如圖所示,今對(duì)平板車施一水平方向恒力,使車向右行駛.結(jié)果物塊從車板上滑落,物塊剛離開車板的時(shí)刻,車向前行駛的距離SO=2.0m.求:(1)物塊在平板上滑動(dòng)時(shí)的加速度大小及方向.(2)物塊落地時(shí),落地點(diǎn)到車尾的水平距離Sbh(1)物塊在平板車上的加速度方向向右,大小為:a0=μg=2m/s2g=10m/s2bh2m1mxV1V2V1a1a2斜拋運(yùn)動(dòng)
將物體以一定的速度斜著拋出去,物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)。
通常把斜拋運(yùn)動(dòng)沿水平和豎直分解
多大角度拋出,水平射程最遠(yuǎn)?初速度V0已知拓展:斜拋運(yùn)動(dòng)例題1.正常水平豎直分解X=V0cosθtY=V0sinθt-gt2/2tanα0=Y/X=(V0sinθ-gt/2)/(V0cosθ)t=(2V0sin(θ-α0)/(gcosα0)2.沿原速度和豎直方向分解3.沿斜面垂直斜面θα0V0α0V⊥V∥g已知V0,與水平夾角θ,斜面傾角為α0何時(shí)打到斜面上?t=?θα0V0θα0V0V⊥
=V0sin(θ-α0)g⊥
=gcosα0用運(yùn)動(dòng)合成與分解解題※一質(zhì)點(diǎn)在平面上作勻變速曲線運(yùn)動(dòng),在時(shí)間t=1s,t=2s,t=3s時(shí),分別經(jīng)過A、B、C三點(diǎn),已知A、B之間的直線距離為4m,B、C之間的直線距離為3m,且直線AB與直線BC垂直,求質(zhì)點(diǎn)加速度的大小。ABC4m3m由于是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),受到恒定不變的外力作用,把運(yùn)動(dòng)分解為沿外力方向和垂直外力方向,則垂直外力方向物體分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng),做圖找AB和BC在某一方向的分位移相等從而得出外力方向。370530圓周運(yùn)動(dòng)一、定義
質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間里通過的圓弧長度相等,這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。什么樣圓周運(yùn)動(dòng)是最簡單最基本的?
你可以用多少種方法來描述一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)快慢呢?△S1.線速度v(1)定義:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)通過的弧長跟通過這段弧長時(shí)間的比值。d.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是速度大小不變而速度方向時(shí)刻變化的運(yùn)動(dòng)。二、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量(2)定義式:(3)說明:a.物理意義:描述物體運(yùn)動(dòng)快慢及方向的物理量。b.△t→0,線速度是物體做圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。c.線速度是矢量,方向:沿著圓周各點(diǎn)的切線方向。2、角速度ωb.國際單位:弧度/秒(rad/s)
連接運(yùn)動(dòng)物體和圓心的半徑轉(zhuǎn)過的角度和所用時(shí)間的比值。(1)定義:(2)定義式:(3)說明:
a.物理意義:描述物體轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量。c.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)角速度恒定不變?!鳓礵.角速度是矢量,其方向滿足右手螺旋。3、周期T:(1)定義:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間。(2)國際單位:秒(s)4、頻率f:(1)定義:單位時(shí)間內(nèi)物體完成勻速圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。b.國際單位:赫茲(Hz)(2)說明:a.5、轉(zhuǎn)速n:(2)單位:轉(zhuǎn)/秒(r/s)或轉(zhuǎn)/分(r/min)(1)定義:單位時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)。(3)說明:r/s和rad/s區(qū)別轉(zhuǎn)速即頻率頻率即轉(zhuǎn)速三、v
、ω、T、f
之間的關(guān)系3、線速度與角速度的關(guān)系:2、角速度、周期、頻率間的關(guān)系:1、線速度、周期間的關(guān)系:r2rABC※兩輪用皮帶相連,A為主動(dòng)輪邊緣一點(diǎn),B為從動(dòng)輪邊緣一點(diǎn),C為從動(dòng)輪上一點(diǎn),到圓心距離為r,已知皮帶不打滑。分析ABC三點(diǎn)的線速度,角速度,周期,頻率比。r3rAB※兩輪通過輪邊緣的摩擦實(shí)現(xiàn)無滑轉(zhuǎn)動(dòng),小輪半徑為r,大輪半徑為3r,A為小輪半徑中點(diǎn),B為大輪半徑上的距離圓心r的點(diǎn)。分析:A、B兩點(diǎn)的線速度V,角速度ω,周期T,頻率f的比?!笞鏊俾蕿閂,半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心加速度a向心加速度向心力ABVVRΔS
物塊隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和摩擦力的定義角度分別分析物塊所受摩擦力的方向
法一:對(duì)于物塊來說,其做勻速圓周運(yùn)動(dòng),肯定需要指向圓心的向心力,分析物塊受力,重力和支持力均沿豎直方向,水平方向只有摩擦力。所以摩擦力方向指向圓心。
法二:某一瞬間盤和物塊的摩擦力消失。則物塊沿切線方向飛出,與物塊對(duì)應(yīng)的盤上的點(diǎn)繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng),考慮極短Δt時(shí)間。θr變速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度ABVAVBVA△VVA△V1△V2向心加速度切向加速度注:A、B兩點(diǎn)距離很近豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)1、輕繩連接小球ABCDE輕繩一端系一個(gè)質(zhì)量為m的小球,另一端固定,小球在豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)如圖所示,用F表示繩的拉力,試求不同位置的向心力FAmgmgFB600600FCmgmgFDFEmg※可看成質(zhì)點(diǎn)的小球質(zhì)量為m,在長為L的繩作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),到最低點(diǎn)的速度為V,求繩的拉力?Fmg若連接球與圓心的是質(zhì)量不計(jì)的輕桿,情況如何?不變※可看成質(zhì)點(diǎn)的小球質(zhì)量為m,在長為L的繩作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),求其在最高點(diǎn)的最小速度?Fmg若連接球與圓心的是質(zhì)量不計(jì)的輕桿,情況如何?繩子只能提供拉力,輕桿即可以提供拉力,又可以提供支持力※光滑軌道如圖,分析能運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的最小速度?※桿連接一小球(質(zhì)量為m),在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),若其恰好能運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),求其在最高點(diǎn)時(shí)桿的彈力?!舭褩U換成輕線,小球仍在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),若其恰好能運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),求其在最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力。※桿長為L,球的質(zhì)量為m,桿連球在豎直平面內(nèi)繞軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng),已知在最高點(diǎn)處,桿對(duì)球的彈力大小為F=mg/2,求這時(shí)小球的瞬時(shí)速度大小。解:小球所需向心力向下,本題中F=mg/2<mg,所以彈力的方向可能向上,也可能向下。⑴若F向上,則⑵若F向下,則※可看成質(zhì)點(diǎn)的小球質(zhì)量為m,在豎直面內(nèi)的圓弧軌道上運(yùn)動(dòng),軌道半徑為R,當(dāng)運(yùn)動(dòng)到與豎直方向夾角為θ的位置時(shí)脫離軌道,求球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速度?θmgVoFmrTQP※物體P勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為r,周期為T,質(zhì)量為m的物體Q做從靜止開始的勻加速直線運(yùn)動(dòng),t=0時(shí)刻PQ位置如圖,若某時(shí)刻兩物體速度相同,則F必須滿足什么條件?只有在該位置才有可能速度相同你想到n了嗎?※半徑為r=O.2米的兩圓柱體A和B,靠電動(dòng)機(jī)按相同方向都以8弧度/秒的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。兩圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸互相平行且在同一水平面內(nèi),轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。質(zhì)量均勻的木棒水平放置其上,重心起初恰好在B的正上方。已知棒和圓柱體間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=O.16,圖中s=1.6米,棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)到重心恰好在A的正上方,所需要的時(shí)間是()(g=10m/s2)(A)1.0秒(B)√2秒(C)1.5秒(D)以上答案都不正確一段勻速,一段加速,注意啊注意圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析——汽車過橋N=G試討論下面情況中,汽車行駛的速度越大,汽車對(duì)橋的壓力如何變化;當(dāng)汽車的速度不斷增大時(shí),會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生?當(dāng)V越大時(shí),則越大,N越小。當(dāng)V增大某一值時(shí),N=0,此時(shí):當(dāng)汽車飛出去了。圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析——火車轉(zhuǎn)彎1、火車在平直的軌道上勻速行駛時(shí),所受的合力等于零。2、火車轉(zhuǎn)彎時(shí),火車做曲線運(yùn)動(dòng),所受的合外力不等于零,合外力又叫向心力,方向指向圓心。若軌道水平,外軌對(duì)輪緣的水平彈力是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力圓心0為了使鐵軌不容易損壞,在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌,受力圖如下,重力和支持力的合力提供了向心力;這樣,外軌就不受輪緣的擠壓了?!疖囖D(zhuǎn)彎時(shí)剛好與輪緣沒有側(cè)向擠壓,此時(shí)火車重力和鐵軌對(duì)火車的支持力的合力提供向心力,現(xiàn)若司機(jī)增加了行駛速度,分析內(nèi)外軌對(duì)機(jī)車的總支持力如何變化?是否出現(xiàn)輪緣與鐵軌間的側(cè)向彈力,如出現(xiàn),分析之。amgFN1FN2離心現(xiàn)象及其應(yīng)用1.定義做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受合力突然消失或者不足于提供圓周運(yùn)動(dòng)的所需的向心力的情況下,就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)稱為離心運(yùn)動(dòng).F<mrω2F=0F=mrω2一、離心運(yùn)動(dòng):2.物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件:F供=0F供<F向=mrω2
或F=mV2rF=0F<mV2rF>mV2r思考:1、在外界提供的向心力小于小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力時(shí),小球?yàn)槭裁磿?huì)做離心運(yùn)動(dòng)?離心現(xiàn)象是慣性在圓周運(yùn)動(dòng)中的體現(xiàn)。2、若外界提供的向心力大于小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力時(shí)小球做什么樣的運(yùn)動(dòng)?慣性向心運(yùn)動(dòng)離心現(xiàn)象及其應(yīng)用二.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用:1.離心干燥器的金屬網(wǎng)籠利用離心運(yùn)動(dòng)把附著在物體上的水分甩掉的裝置2.洗衣機(jī)的脫水筒3.用離心機(jī)加快固體小顆粒沉淀離心現(xiàn)象及其應(yīng)用4.制作“棉花”糖的原理:5.在煉鋼廠中,把熔化的鋼水澆入圓柱形模子,模子沿圓拄形的中心軸線高速旋轉(zhuǎn),鋼水由于離心運(yùn)動(dòng)趨于周壁,冷卻后就形成無縫鋼管,水泥管道和水泥電線桿的制造也可采用這種離心制管技術(shù)三、離心運(yùn)動(dòng)的防止:2、在水平公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎時(shí):1、高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等※下列說法正確的是()A、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受合外力突然消失時(shí),將沿圓周半徑方向離開圓心
B、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受合外力突然消失時(shí),將沿圓周切線方向離開圓心
C、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,它自己會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向心力,維持其作圓周運(yùn)動(dòng)
D、作離心運(yùn)動(dòng)的物體,是因?yàn)槭艿诫x心力作用的緣故※下列說法中錯(cuò)誤的有:()A、提高洗衣機(jī)脫水筒的轉(zhuǎn)速,可以使衣服甩得更干B、轉(zhuǎn)動(dòng)帶有雨水的雨傘,水滴將沿圓周半徑方向離開圓心C、為了防止發(fā)生事故,高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等不能超過允許的最大轉(zhuǎn)速D、離心水泵利用了離心運(yùn)動(dòng)的原理※如圖所示,將完全相同的兩小球A、B,用長L=0.8m的細(xì)繩懸于以v=4m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)的小車頂部,兩球與小車前后壁接觸,由于某種原因,小車突然停止,此時(shí),兩懸線中的張力之比TB:TA為 ( )(A)1:1, (B)1:2,
(C)1:3, (D)1:4。m1m2※若水平桿光滑,m1和m2之間的距離為L,用輕繩相連,若要使得m1和m2做穩(wěn)定的圓周運(yùn)動(dòng),則m1離圓心的距離為多少?※水平放置的圓盤上沿半徑方向放置兩物體,質(zhì)量均為m,兩物塊之間通過長為L的繩相連,在摩擦力作用下隨圓盤一起運(yùn)動(dòng),摩擦因數(shù)均為μ,現(xiàn)逐漸增大圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω,求當(dāng)ω為多少時(shí),物塊相對(duì)圓盤開始滑動(dòng)?分析:當(dāng)角速度較小時(shí),AB摩擦力提供向心力,當(dāng)角速度增大到一定程度,B的摩擦力不足以提供向心力,此時(shí)出現(xiàn)繩的拉力,方向指向圓心,當(dāng)角速度繼續(xù)增大,繩的拉力逐漸增大,當(dāng)角速度達(dá)到某一值時(shí),A、B整體的摩擦力將無法維持系統(tǒng)的相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。物體相對(duì)園盤發(fā)生滑動(dòng)。解:對(duì)整體進(jìn)行分析,利用牛頓第二定律進(jìn)行整體分析:LLABOω※fmfm※離心機(jī)的光滑水平桿上穿著兩個(gè)小球A、B,質(zhì)量分別為2m和m,兩球用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連,彈簧的自然長度為L.光滑橫桿長2L,當(dāng)兩球隨著離心機(jī)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),(1)如果A、B兩球仍能相對(duì)橫桿靜止而又不碰兩壁,求A、B旋轉(zhuǎn)半徑rA、rB.(2)要使兩球都不碰壁,離心機(jī)的最大角速度為多大?※如圖,物塊恰好在光滑倒錐面上做圓周運(yùn)動(dòng),已知物塊到錐面底端的沿斜面方向的距離為L,斜面與豎直方向的夾角為θ=600,重力加速度為g,求物塊轉(zhuǎn)動(dòng)角速度?ωθωθmgFN※粗糙桌面上長為L的輕繩,一端為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),另一端固定在細(xì)桿上(A點(diǎn)),現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)桿,使A點(diǎn)繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R,假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)中細(xì)繩始終與OA垂直,物塊能繞圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求物塊轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。RLAo600300ω※球質(zhì)量為m,兩繩與球組成的系統(tǒng)如圖示,豎直線為一直桿,轉(zhuǎn)動(dòng)直桿,當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),小球穩(wěn)定于圖示位置做圓周運(yùn)動(dòng),若使系統(tǒng)保持圖示輕繩均伸直的狀態(tài),分析小球做圓周運(yùn)動(dòng)加速度的范圍。mgF合ma※光滑水平地面上有一小球,質(zhì)量為0.4kg,通過一段1m長的繩與釘子A相連,B釘子與A相距40cm,小球,釘子A及釘子B在同一直線上,已知輕繩所能承受最大拉力為4N,現(xiàn)給小球一水平方向及垂直于繩的2m/s的初速度,從此時(shí)開始計(jì)時(shí),多長時(shí)間后輕繩被拉斷?Mm※一柔軟細(xì)繩穿過一光滑細(xì)管,兩端連著質(zhì)量分別為m和M的小球,管子保持豎直位置不動(dòng),當(dāng)小球m繞管子穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球m到管口的繩長為L,且L遠(yuǎn)大于細(xì)管半徑。求小球穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)的周期。Mgmgθhrω
分析落到地面上的雨滴形成的圓的半徑R俯視圖:rRx※如圖所示,在圓柱形屋頂中心天花板上的O點(diǎn),掛一根長為L的細(xì)繩,繩的下端掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球,已知繩能承受的最大拉力為2mg。小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度逐漸增大到繩斷裂后,小球以v=9m/s的速度落在墻邊。求這個(gè)圓柱形屋頂?shù)母叨菻和半徑R。(g取10m/s2)θ=600俯視圖ABC
粗糙水平地面上有一質(zhì)量為M的物體,物體內(nèi)部有一光滑的豎直的圓形軌道,軌道半徑為r,有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球質(zhì)量為m,在圓形軌道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向如圖,A點(diǎn)速度為VA,B點(diǎn)速度為VB,C點(diǎn)速度為VC,小球在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中M始終靜止不動(dòng),分析小球運(yùn)動(dòng)到A、B、C三點(diǎn)時(shí)地面對(duì)M的支持力FN和摩擦力Ff。注意在B點(diǎn)小球在豎直方向上有向下的加速度AB50cm25cmo3.0kg5.0kg已知A球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為VA=2.0m/s,求軸O受到輕桿對(duì)它的作用力大小方向?mBgFBmAgFA此處假設(shè)A球受桿拉力作用負(fù)號(hào)表示桿對(duì)A球提供了支持力FB’FA’F分析輕桿:F=FA’+FB’=76N整體分析:F-G=mAaA+mBaB=-4N(mA+mB)gFaA=8m/s2aB=4m/s2F=(80-4)N=76N方向豎直向上方向豎直向上
錐面光滑,分析圖示質(zhì)量為m的物體在繩的拉力作用下做圓錐擺的運(yùn)動(dòng),繩長為L求當(dāng)物體速度為V=時(shí)繩的拉力。分析物體的受力,水平豎直分解:θGFTFNθθooαmgFT(你想到找臨界加速度了嗎?很關(guān)鍵的一步)θ=300※右圖為盒式錄音磁帶中的一個(gè)卷帶盤,其內(nèi)部是塑料帶軸,半徑r=11mm,當(dāng)帶軸外部繞滿磁
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