关注向心力特点 轻松解决圆周运动问题

2018-11-23 08:42姜燕
新高考·高一物理 2018年5期
关键词:绳系最低点最高点

姜燕

例1 如图1在一个水平转台上放有A、B、C三个物体,它们跟台面间的动摩擦因数相同.A的质量为2m,B、C各为m.A、B离转轴均为r,C为2r.则:

(1)若A、B、C三物体随转台一起以角速度ω转动未发生滑动,求A、B、C三个物体所受的静摩擦力;

(2)当转台转速增加时,哪个物体最先发生滑动?

同类型场景还有,如图2,绳系小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,小球所受绳的拉力提供向心力;如图3,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所受的弹力提供向心力;如图4,汽车在平直的路面上转弯由静摩擦力提供向心力.

②竖直面内的网周运动:这类问题在高中阶段只需分析最高点和最低点的情况,所以沿半径方向的合力即为向心力.

例3 如图9用长1=0.6 m的绳系着质量m=0.5kg的小球,在竖直平面内做圆周运动.求:

(1)小球能在竖直面内做圆周运动的最小速度为多少?

(2)若过最高点时速度为3 m/s,此时小球对绳的拉力有多大?

(3)若过最低点时速度为6 m/s,此时小球对绳的拉力有多大?(g=10 m/s2)

例4 长l=0.5 m,质量可忽略不计的杆,其下端固定于O点,上端连接着质量m =2 kg的小球,小球绕0点在竖直面内做圆周运动,如图12所示,在小球通過最高点时,求在下面两种情况下,杆对小球的作用力.

(1)小球的速率为1m/s;

(2)小球的速率为4 m/s.

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