人教版高中物理必修勻速圓周運動”的典型例題.doc
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(2)當(dāng)o1a線所受力為100n時,求此時的角速度ω2. 【分析】小球做圓周運動所需的向心力由兩條細(xì)線的拉力提供,當(dāng)小球的運動速度不同時,所受拉力就不同。 【解】(1)當(dāng)o2a線剛伸直而不受力時,受力如圖所示。 則f1cosθ=mg ① f1sinθ=mrω12 ② 由幾何知識知 ∴r=2.4m θ=37° 代入式③ω1=1.77(rad/s) (2)當(dāng)o1a受力為100n時,由(1)式 f1cosθ=100×0.8=80(n)>mg 由此知o2a受拉力f2。則對a受力分析得 f1cosθ-f2sinθ-mg=0 ④ f1sinθ+f2cosθ= mrω22 ⑤ 由式(4)(5)得 【說明】向心力是一種效果力,在本題中o2a受力與否決定于物體a做圓周運動時角速度的臨界值.在這種題目中找好臨界值是關(guān)鍵. [例9]一輛實驗小車可沿水平地面(圖中紙面)上的長直軌道勻速向右運動,有一臺發(fā)出細(xì)光束的激光器裝在小轉(zhuǎn)臺m上,到軌道的距離mn為d=10m,如圖所示。轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動,使激光束在水平面內(nèi)掃描,掃描一周的時間為t=60s,光束轉(zhuǎn)動方向如圖箭頭所示。當(dāng)光束與mn的夾角為45°時,光束正好射到小車上,如果再經(jīng)過△t=2.5s光束又射到小車上,則小車的速度為多少?(結(jié)果保留二位數(shù)字) [分析]激光器掃描一周的時間t=60s,那么光束在△t=2.5s時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度 激光束在豎直平面內(nèi)的勻速轉(zhuǎn)動,但在水平方向上光點的掃描速度是變化的,這個速度是沿經(jīng)向方向速度與沿切向方向速度的合速度。 當(dāng)小車正向n點接近時,在△t內(nèi)光束與mn的夾角由45°變?yōu)?0° 隨著θ減小,v掃在減小若45°時,光照在小車上,此時v掃>v車時,此后光點將照到車前但v掃↓v車不變,當(dāng)v車>v掃時,它們的距離在縮小。 [解]在△t內(nèi),光束轉(zhuǎn)過角度 如圖,有兩種可能 (1)光束照射小車時,小車正在接近n點,△t內(nèi)光束與mn的夾角從45°變?yōu)?0°,小車走過l1,速度應(yīng)為 由圖可知 l1=d(tg45°- tg30°)③ 由②、③兩式并代入數(shù)值,得 v1=1.7m/s ④ (2)光束照到小車時,小車正在遠(yuǎn)離n點,△t內(nèi)光束與mn的夾角從45°為60°,小車走過l2速度為 由圖可知 l2=d(tg60°- tg45°) ⑥ 由⑤、⑥兩代并代入數(shù)值,得 v2=2.9m/s [說明]光點在水平方向的掃描速度是變化的,它是沿經(jīng)向速度和切向速度的合速度。很多人把它理解為切向速度的分速度,即 則掃描速度不變化,就談不上與小車的“追趕”了,將不可能發(fā)生經(jīng)過一段時間,再照射小車的問題。這一點速度的合成與分解應(yīng)理解正確。 另外光束與mn的夾角為45°時,光束正好射到小車上有兩種情況(見分析)要考慮周全,不要丟解。 [例10]圖所示為測量子彈速度的裝置,一根水平轉(zhuǎn)軸的端部焊接一個半徑為r的薄壁圓筒(圖為其橫截面),轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘n轉(zhuǎn),一顆子彈沿圓筒的水平直徑由a點射入圓筒,在圓筒轉(zhuǎn)過不到半圓時從b點穿出,假設(shè)子彈穿壁時速度大小不變,并在飛行中保持水平方向,測量出a、b兩點間的孤長為l,寫出子彈速度的表達(dá)式。 [分析]子彈穿過筒壁,子彈與筒壁發(fā)生相互作用,既影響筒的轉(zhuǎn)速,又影響子彈飛行速度,因為這種影響忽略不講,所以測出的子彈速度是近似值,子彈穿過圓筒的時間,可從圓筒的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)過的角度求了,為了求出子彈從a點穿入到從b點穿出時圓筒轉(zhuǎn)過的角度,必須作出子彈穿筒過程中圓筒轉(zhuǎn)動情景的圖示,與孤長l對應(yīng)的圓心角為θ,θ=l/r(rad) 解:圓筒轉(zhuǎn)過的角為(π-θ),圓筒的角速為ω,子彈速度為v,穿筒的時間為t,則:π-θ=ωt,ω=2πn/60rad/s [說明] 解題過程中,物理過程示意圖,是常用的方法,它可以使抽象的物理過程具體形象化,便于從圖中找出各物理量之間關(guān)系,以幫助建立物理方程,最后求出答案。 16 .- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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