面内的圆周运动,是典型的变速圆周运动,对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题,
中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况。在最高点和最低点,合外力就是向心力。(1)如右图所示为没有物体支撑的小球,在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况:
①临界条件:小球达最高点时绳子的拉力或轨道的弹力刚好等于零,小球的重力提供其做圆周运动的向心力。
即mgmv02r
式中的v0小球通过最高点的最小速度,通常叫临界速度v0gr
②能过最高点的条件:vv0,此时绳对球产生拉力F③不能过最高点的条件:vv0,实际上球还没有到最高点就脱离了轨道。(2)有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动的情况:①临界条件:由于硬杆和管壁的支撑作用,小球恰能达到
最高点的临界速度v0=0②右图中a所示的小球过最高点时,轻杆对小球的弹力的情况:
当0vgr,杆对小球的支持力的方向竖直向上。
当v=gr,FN0。
当vgr时,杆对小球有指向圆心的拉力,其大小随速度的增大而增大.
③右图b所示的小球过最高点时,光滑硬管对小球的弹力情况与硬杆对小球的弹力类似。
3.对火车转弯问题的分析方法
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f希望家长监督学生记住:过程量之和等于状态量之差完成时间:2016年6月4号至9号
在火车转弯处,如果内、外轨一样高,外侧轨道作用在外侧轮缘上的弹力F指向圆心,使火车产生向心加速度,由于火车的质量和速度都相当大,所需向心力也非常大,则外轨很容易损坏,所以应使外轨高于内轨.如右图所示,这时支持力N不再与重力G平衡,它们的合力指向圆心.如果外轨超出内轨高度适当,可以使重力G与支持力的合力,刚好等于火车所需的向心力.另外,锥摆的向心力情况与火车相似。
4.离心运动
①做圆周运动的物体,由于本身具有惯性,总是想沿着切线方向运动,只足由于向心力作用,使它
不能沿切线方向飞出,而被限制着沿圆周运动,如下图所示.
②当产生向心力的合外力消失,F0,物体便沿所在位置
的
切线方向飞II去,如右图A所示.
③当提供向心力的合外力不完全消失,而只是小于应当具有的向心力,
,即合外力不足提
供所需的向心力的情况下,物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动.如右图B所示.
一、运动的合成和分解
1.速度的合成:(1)运动的合成和分解(2)相对运动的规律v甲地v甲乙v乙地
例:一人骑自行车向东行驶,当车速为4m/s时,他感到风从正南方向吹来,当车速增加到7m/s时。
他感到风从东南方向(东偏南45)吹来,则风对地的r