,杆对小球的支持力的方向竖直向上。
(速度越大,力越小)
当v=
,FN=0。
当v>
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.对火车转弯问题的分析方法
在火车转弯处,如果内、外轨一样高,则外轨很容易损坏,所以应使外轨高于内轨.
如右图所示,支持力N与重力G的合力指向圆心.刚好等于火车所需的向心力,则为火车临界速度.火车速度大,对外轨有作用力;火车速度小,对内轨有作用力。
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,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
②当产生向心力的合外力消失,F=0,物体便沿所在位置的切线方向飞出去,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.
生活中的圆周运动
(1)拐弯问题
A、火车拐弯
B、汽车拐弯:
由指向圆心的静摩擦力提供向心力
(2)过桥问题
A、过拱形桥
失重状态
所以汽车过桥的安全速度
B、过凹形桥
超重状态
一、选择题
1.关于运动的性质,以下说法中正确的是()
A.曲线运动一定是变速运动B.变速运动一定是曲线运动
C.曲线运动一定是变加速运动
D.物体加速度大小、速度大小都不变的运动一定是直线运动
2.关于运动的合成和分解,下列说法正确的是()
A.合运动的时间等于两个分运动的时间之和
B.匀变速运动的轨迹可以是直线,也可以是曲线
C.曲线运动的加速度方向可能与速度在同一直线上
D.分运动是直线运动,则合运动必是直线运动
3.关于从同一高度以不同初速度水平抛出的物体,比较它们落到水平地面上的时间(不计空气阻力),以下说法正确的是()
A.速度大的时间长B.速度小的时间长
C.一样长D.质量大的时间长
4.做平抛运动的物体,每秒的速度增量总是()
A.大小相等,方向相同 B.大小不等,方向不同
C.大小相等,方向不同 D.大小不等,方向相同
5.甲、乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相等时间里甲转过60°,乙转过45°,则它们所受外力的合力之比为()
A.1∶4B.2∶3C.4∶9D.9∶16
6.如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车匀速向右运动时,物体A的受力情况是()
A.绳的拉力大于A的重力
B.绳的拉力等于A的重力
C.绳的拉力小于A的重力
D.绳的拉力先大于A的重力,后变为小于重力
7.如图所示,有一质量为M的大圆环,半径为R,被一轻杆固定后悬挂在O点,有两个质量为m的小环(可视为质点),同时从大环两侧的对称位置由静止滑下。
两小环同时滑到大环底部时,速度都为v,则此时大环对轻杆的拉力大小为()
A.(2m+2M)g
B.Mg-2mv2/R
C.2m(g+v2/R)+Mg
D.2m(v2/R-g)+Mg
8.下列各种运动中,属于匀变速运动的有()
A.匀速直线运动B.匀速圆周运动C.平抛运动D.竖直上抛运动
9.水滴自高处由静止开始下落,至落地前的过程中遇到水平方向吹来的风,则()
A.风速越大,水滴下落的时间越长
B.风速越大,水滴落地时的瞬时速度越大
C.水滴着地时的瞬时速度与风速无关
D.水滴下落的时间与风速无关
10.在宽度为d的河中,水流速度为v2,船在静水中速度为v1(且v1>v2),方向可以选择,现让该船开始渡河,则该船()
A.可能的最短渡河时间为
B.可能的最短渡河位移为d
C.只有当船头垂直河岸渡河时,渡河时间才和水速无关
D.不管船头与河岸夹角是多少,渡河时间和水速均无关
11.关于匀速圆周运动的向心力,下列说法正确的是()
A.向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果命名的
B.向心力可以是多个力的合力,也可以是其中一个力或一个力的分力
C.对稳定的圆周运动,向心力是一个恒力
D.向心力的效果是改变质点的线速度大小
二、实验和填空题
12.一物体在水平面内沿半径R=20cm的圆形轨道做匀速圆周运动,线速度v=0.2m/s,那么,它的向心加速度为______m/s2,它的周期为______s。
13.在一段半径为R=15m的圆孤形水平弯道上,已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的μ=0.70倍,则汽车拐弯时的最大速度是m/s。
14.如图所示,将质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出(即v0∥CD),小球运动到B点,已知A点的高度h,则小球到达B点时的速度大小为______。
15.如图所示,在“研究平抛物体运动”的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l=1.25cm。
若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为vo= (用l、g表示),其值是 (取g=9.8m/s2),小球在b点的速率是 。
三、计算题。
16水平抛出的一个石子,经过0.4s落到地面,落地时的速度方向跟水平方向的夹角是53°,(g取10m/s2)。
试求:
(1)石子的抛出点距地面的高度;
(2)石子抛出的水平初速度。
17在如图所示的圆锥摆中,已知绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ,试求小球做圆周运动的周期。
18如图所示,质量m=1kg的小球用细线拴住,线长l=0.5m,细线所受拉力达到F=18N时就会被拉断。
当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时,细线恰好被拉断。
若此时小球距水平地面的高度h=5m,重力加速度g=10m/s2,求小球落地处到地面上P点的距离?
(P点在悬点的正下方)
19如图所示,半径R=0.4m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点,质量为m=1kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下,从C点运动到A点,物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F,物体沿半圆轨道通过最高点B后作平抛运动,正好落在C点,已知AC=2m,F=15N,g取10m/s2,试求:
(1)物体在B点时的速度以及此时半圆轨道对物体的弹力.
(2)物体从C到A的过程中,摩擦力做的功.
曲线运动例题
1、关于曲线运动,下列说法中正确的是()
A.曲线运动一定是变速运动B.变速运动一定是曲线运动
C.曲线运动可能是匀变速运动D.变加速运动一定是曲线运动
2、质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,若突然撤去F1,而保持F2、F3不变,则质点()
A.一定做匀变速运动 B.一定做直线运动
C.一定做非匀变速运动 D.一定做曲线运动
3、关于运动的合成,下列说法中正确的是()
A.合运动的速度一定比分运动的速度大
B.两个匀速直线运动的合运动不一定是匀速直线运动
C.两个匀变速直线运动的合运动不一定是匀变速直线运动
D.合运动的两个分运动的时间不一定相等
4、质量m=0.2kg的物体在光滑水平面上运动,其分速度vx和vy随时间变化的图线如图所示,求:
(1)物体所受的合力。
(2)物体的初速度。
(3)判断物体运动的性质。
(4)4s末物体的速度和位移。
5、已知某船在静水中的速率为v1=4m/s,现让船渡过某条河,假设这条河的两岸是理想的平行线,河宽为d=100m,河水的流动速度为v2=3m/s,方向与河岸平行。
试分析:
⑴ 欲使船以最短时间渡过河去,航向怎样?
最短时间是多少?
到达对岸的位置怎样?
船发生的位移是多大?
⑵ 欲使船渡河过程中的航行距离最短,船的航向又应怎样?
渡河所用时间是多少?
6、如图所示为频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片,图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球。
AA′为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹;BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹;CC′为C球自由下落的运动轨迹。
通过分析上述三条轨迹可得出结论:
。
7、如图,高h的车厢在平直轨道上匀减速向右行驶,加速度大小为a,车厢顶部A点处有油滴滴下落到车厢地板上,车厢地板上的O点位于A点的正下方,则油滴的落地点必在O点的 (填“左”或“右”)方,离O点的距离为 。
8、如图所示,两个相对斜面的倾角分别为37°和53°,在斜面顶点把两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出,小球都落在斜面上。
若不计空气阻力,则A、B两个小球的运动时间之比为()
A.1:
1B.4:
3C.16:
9D.9:
16
9、如图在倾角为θ的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球,落在斜面上的某一点B处,设空气阻力不计,求
(1)小球从A运动到B处所需的时间;
(2)从抛出开始计时,经过多长时间小球离斜面的距离达到最大?
10、如图所示,两个小球固定在一根长为l的杆的两端,绕杆上的O点做圆周运动。
当小球A的速度为vA时,小球B的速度为vB,则轴心O到小球A的距离是()
A.
B.
C.
D.
11、如图所示的皮带传动装置中,右边两轮固定在一起同轴转动,图中A、B、C三轮的半径关系为rA=rC=2rB,设皮带不打滑,则三轮边缘上的一点线速度之比vA∶vB∶vC=,角速度之比ωA∶ωB∶ωC=。
12、关于向心加速度,以下说法中正确的是()
A.向心加速度的方向始终与速度方向垂直
B.向心加速度的方向保持不变
C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
13、如图所示,将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起,上端固定,使摆球在水平面内做匀速圆周运动,细绳就会沿圆锥面旋转,这样就构成了一个圆锥摆。
关于摆球的受力情况,下列说法中正确的是()
A.摆球受重力、拉力和向心力的作用
B.摆球受拉力和向心力的作用
C.摆球受重力和拉力的作用
D.摆球受重力和向心力的作用
14、如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥形筒固定不动,有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是()
A.A球的线速度必定大于B球的线速度
B.A球的角速度必定小于B球的线速度
C.A球的运动周期必定小于B球的运动周期
15、一细杆与水桶相连,水桶中装有水,水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动,如图所示,水的质量m=0.5kg,水的重心到转轴的距离l=50cm。
⑴ 若在最高点水不流出来,求桶的最小速率;
⑵ 若在最高点水桶的速率v=3m/s,求水对桶底的压力。
例:
如图所示,以水平初速度
抛出的物体,飞行一段时间后,垂直撞在倾角为
的斜面上,求物体完成这段飞行的时间和位移。
例:
平抛一个物体,当抛出1s后,它的速度方向与水平方向成450角,落地时速度方向与水平方向成600角,g=10m/s2求
(1)初速度
(2)落地速度(3)开始抛出时距地面高度(4)水平射程
例:
两个质量不同的小球,被长度不等的细线悬挂在同一点,并在同一水平面内作匀速圆周运动,如图所示。
则两个小球的()
A、运动周期相等B、运动线速度相等
C、运动角速度相等D、向心加速度相等
例:
如图过山车模型,小球从h高处由静止开始滑下,若小球经过光滑轨道上最高点不掉下来,求h的最小值?
R
h
1、速度变化的运动必是曲线运动吗?
2、加速度变化的运动必是曲线运动吗?
3、曲线运动一定是变速运动?
4、曲线运动的速度一定变?
5、做曲线运动的物体所受合力一定不为零?
6、物体在恒力下不可能做曲线运动?
7、物体在变力作用下一定做曲线运动?
8、加速度恒定的运动不可能是曲线运动?