4.向心力:是按作用效果命名的力,其动力学效果在于产生向心加速度,即只改变线速度方向,不会改变线速度的大小.对于匀速圆周运动物体其向心力应由其所受合外力提供..
3.描述匀速圆周运动的各物理量间的关系:
2.描述匀速圆周运动的物理量
①线速度,物体在一段时间内通过的弧长S与这段时间
的比值,叫做物体的线速度,即v=s/t.线速度是矢量,其方向就在圆周该点的切线方向.线速度方向是时刻在变化的,所以匀速圆周运动是变速运动.质点作匀速圆周运动的条件是所受的合外力大小不变,方向始终和速度方向垂直并指向圆心.
②角速度ω,连接运动物体和圆心的半径在一段时间内转过的角度θ与这段时间的比值叫做匀速圆周运动的角速度.即ω=θ/t.对某一确定的匀速圆周运动来说,角速度是恒定不变的,角速度的单位是rad/s.
③周期T和频率f:它们之间的关系是T=1/f
1.匀速圆周运动:质点沿圆周运动,如果在相等的时间里通过的弧长相等,这种运动就叫做匀速周圆运动.
3.实验
在研究平抛物体运动的实验中,用实验描绘出的轨迹曲线求平抛物体的初速度,是本实验的主要目的之一。
平抛规律法
根据平抛运动的规律,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动。若实验描绘出的轨迹曲线如图所示,选抛出点为坐标原点O建立坐标系,则有
①
②
二式联立得③
由轨迹曲线测出多个点ABCDE的坐标(,
),分别代入③式求出多个
值,最后求出它们的平均值即为所求初速度
。
2、平抛物体的运动轨迹:
由方程x=vt得t=,代入方程y=
gt2,得到:
y=x2
这就是平抛物体的轨迹方程。可见,平抛物体的运动轨迹是一条抛物线。
重点分析:
平抛运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动,因此常用的公式有如下几点:
位移公式:
,
速度公式: ,
,
两者关系:
,
,
(P点为OQ的中点)
1、平抛运动的分解:
(1)水平方向是匀速直线运动,水平位移随时间变化的规律是:
x=vt ①
(2)竖直方向是自由落体运动,竖直方向的位移随时间变化的规律是:
y=gt2/2 ②
由上面①②两式就确定了平抛物体在任意时刻的位置。
3、渡河问题
有关小船渡河问题是运动的合成与分解一节中典型实例,难度较大。小船渡河问题往往设置两种情况:(1)渡河时间最短;(2)渡河位移最短。现将有关问题讨论如下,供大家参考。
处理此类问题的方法常常有两种:
(1)将船渡河问题看作水流的运动(水冲船的运动)和船的运动(即设水不流动时船的运动)的合运动。
(2)将船的速度
沿平行于河岸和垂直于河岸方向正交分解,如图5,
为水流速度,则
为船实际上沿水流方向的运动速度,
为船垂直于河岸方向的运动速度。
问题1:渡河位移最短
河宽是所有渡河位移中最短的,但是否在任何情况下渡河位移最短的一定是河宽
呢?下面就这个问题进行如下讨论:
(1)
要使渡河位移最小为河宽
,只有使船垂直横渡,则应
,即
,因此只有
,小船才能够垂直河岸渡河,此时渡河的最短位移为河宽
。渡河时间
。
(2)
由以上分析可知,此时小船不能垂直河岸渡河。
以水流速度的末端A为圆心,小船的开航速度大小为半径作圆,过O点作该圆的切线,交圆于B点,此时让船速与半径AB平行,如图7所示,从而小船实际运动的速度(合速度)与垂直河岸方向的夹角最小,小船渡河位移最小。
由相似三角形知识可得
解得
渡河时间仍可以采用上面的方法
(3)
此时小船仍不能垂直河岸渡河。由图8不难看出,船速与水速间的夹角越大,两者的合速度越靠近垂直于河岸方向,即位移越小。但无法求解其最小值,只能定性地判断出,船速与水速间的夹角越大,其位移越小而已。
问题2:渡河时间最短;
渡河时间的长短同船速与水速间的大小关系无关,它只取决于在垂直河岸方向上的速度。此方向上的速度越大,所用的时间就越短。因此,只有船的开航速度方向垂直河岸时,渡河时间最短,即。
3.) 如何将已知运动进行合成或分解
(1)在一条直线上的两个分运动的合成:例如:速度等于的匀速直线运动与在同一条直线上的初速度等于零的匀加速直线运动的合运动是初速度等于
的匀变速直线运动。
(2)互成角度的两个直线运动的合运动:两个分运动都是匀速直线运动,其合运动也是匀速直线运动。
一个分运动是匀速直线运动,另一个分运动是匀变速直线运动,其合运动是一个匀变速曲线运动。反之,一个匀变速曲线运动也可分解为一个方向上的匀速直线运动和另一个方向上的匀变速直线运动--为研究复杂的曲线运动提供了一种方法。
初速度为零的两个匀变速直线运动的合运动是一个初速度为零的匀变速直线运动。
总结规律:对于以上这些特例,我们可以通过图示研究会更加简便。具体做法:先将速度进行合成,再合成加速度,通过观察合速度与合加速度的方向是否共线,进而判定是直线运动还是曲线运动。如图所示。
2、运动的合成与分解
运动的合成与分解基本关系:①分运动的独立性;②运动的等效性(合运动和分运动是等效替代关系,不能并存);③运动的等时性;④运动的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四边形定则。)
1). 怎样确定合运动和分运动?
物体的实际运动--合运动。合运动是两个(或几个)分运动合成的结果。当把一个实际运动分解,在确定它的分运动时,两个分运动要有实际意义。
2). 运动合成的规律
(1)合运动与分运动具有等时性;(2)分运动具有各自的独立性。
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