1.做匀速圆周运动物体所受的合力为向心力
“向心力”是一种效果力。任何一个力,或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力,只要其效果是使物体做匀速圆周运动的,都可以作为向心力。
4.曲线运动的一般研究方法
研究曲线运动的一般方法就是正交分解。将复杂的曲线运动分解为两个互相垂直方向上的直线运动。一般以初速度或合外力的方向为坐标轴进行分解。
[例6]如上图所示,在竖直平面的xoy坐标系内,oy表示竖直向上方向。该平面内存在沿x轴正向的匀强电场。一个带电小球从坐标原点沿oy方向竖直向上抛出,初动能为4J,不计空气阻力。它达到的最高点位置如图中M点所示。求:
(1)小球在M点时的动能E1。
(2)在图上标出小球落回x轴时的位置N。
(3)小球到达N点时的动能E2。
解:(1)在竖直方向小球只受重力,从O→M速度由v0减小到0;在水平方向小球只受电场力,速度由0增大到v1,由图知这两个分运动平均速度大小之比为2∶3,因此v0∶v1=2∶3,所以小球在M点时的动能E1=9J。
(2)由竖直分运动知,O→M和M→N经历的时间相同,因此水平位移大小之比为1∶3,故N点的横坐标为12。
(3)小球到达N点时的竖直分速度为v0,水平分速度为2v1,由此可得此时动能E2=40J。
3.临界问题
典型例是在排球运动中,为了使从某一位置和某一高度水平扣出的球既不触网、又不出界,扣球速度的取值范围应是多少?
[例5]已知网高H,半场长L,扣球点高h,扣球点离网水平距离s、求:水平扣球速度v的取值范围。
解:假设运动员用速度vmax扣球时,球刚好不会出界,用速度vmin扣球时,球刚好不触网,从图中数量关系可得:
,
。
实际扣球速度应在这两个值之间。
2.方格问题
平抛小球的闪光照片如图。
[例4]已知方格边长a和闪光照相的频闪间隔T,求:v0、g、vc
解:水平方向:竖直方向:
,∴
先求C点的水平分速度vx和竖直分速度vy,再求合速度vC:
,
,∴
[变型]条件同上,若A的坐标为(0,0),求出抛物点O的坐标。
思路:求出抛物点O到A点的时间即可。由vC知:vCy=gtC,而,解得
。
故,则抛出点O的坐标为(-v0tA,-
)。
当物体初速度水平且仅受重力作用时的运动,被称为平抛运动。其轨迹为抛物线,性质为匀变速运动。平抛运动可分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动这两个分运动。广义地说,当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,做类平抛运动。
获得平抛初速度:水平力对物体做功(给物体施加水平冲量);物体从水平运动的载体上脱离。
平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
1.一个有用的推论:平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。
证明:设一段时间内物体的水平位移为s,竖直位移为h,则有:,
,由上述公式
有
。
[例3]从倾角为θ=30°的斜面顶端以初动能E=6J向下坡方向平抛出一个小球,则小球落到斜面上时的动能E/为______J。
解:以抛出点和落地点连线为对角线画出矩形ABCD,可以证明末速度vt的反向延长线必然交AB于其中点O,由图中可知BC∶BO=2∶,由相似形可知vt∶v0=
∶
,因此很容易可以得出结论:E′=14J。
本题也能用解析法求解。列出竖直分运动和水平分运动的方程,注意到倾角和下落高度和射程的关系,有:
同样可求得vt∶v0=∶
,E′=14J
3.连带运动问题
指物拉绳(杆)或绳(杆)拉物问题。由于高中研究的绳都是不可伸长的,杆都是不可伸长和压缩的,即绳或杆的长度不会改变,所以解题原则是:把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相同求解。
[例1]如图所示,汽车甲以速度v1拉汽车乙前进,乙的速度为v2,甲、乙都在水平面上运动,求v1∶v2
解:甲、乙沿绳的速度分别为v1和v2cosα,两者应该相等,所以有v1∶v2=cosα∶1
[例2]两根光滑的杆互相垂直地固定在一起。上面分别穿有一个小球。小球a、b间用一细直棒相连如图。当细直棒与竖直杆夹角为α时,求两小球实际速度之比va∶vb
解:a、b沿细直棒的分速度分别为vacosα和vbsinα,∴va∶vb=tanα∶1
2.过河问题
如右图所示,若用v1表示水速,v2表示船速,则:
①过河时间仅由v2的垂直于岸的分量v⊥决定,即
,与v1无关,所以当v2⊥岸时,过河所用时间最短,最短时间为
也与v1无关。
②过河路程由实际运动轨迹的方向决定,当v1<v2时,最短路程为d;当v1>v2时,最短路程为(如右图所示)。
1.运动的性质和轨迹
物体运动的性质由加速度决定(加速度得零时物体静止或做匀速运动;加速度恒定时物体做匀变速运动;加速度变化时物体做变加速运动)。
物体运动的轨迹(直线还是曲线)则由物体的速度和加速度的方向关系决定(速度与加速度方向在同一条直线上时物体做直线运动;速度和加速度方向成角度时物体做曲线运动)。
两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动决定于它们的合速度和合加速度方向是否共线(如图所示)。
运动常见的类型有:
(1)a=0:匀速直线运动或静止。
(2)a恒定:性质为匀变速运动,分为:①v、a同向,匀加速直线运动;②v、a反向,匀减速直线运动;③v、a成角度,匀变速曲线运动(轨迹在v、a之间,和速度v的方向相切,方向逐渐向a的方向接近,但不可能达到。)
(3)a变化:性质为变加速运动。如简谐运动,加速度大小、方向都随时间变化。
有这样一段由成功人士代言的广告语:“人生如登山,往上走,即使一小步,也有新高度--我能!”
请联系你的感受和认识,以“我能”为题,写一篇不少于800字的文章。(文体自选,除诗歌外)
24.请概括下列一段文字的主要内容。(不要超过25个字)(4分) 金属也会"疲劳"。这种疲劳可以引起车轮断裂,火车颠覆。据统计,金属构件有80%以上的损坏是由疲劳引起的。金属的内部结构不均匀,有的地方会成为应力集中区。内部缺陷处还会有许多小裂纹。在力的持续作用下,裂纹增大,直到材料不能继续负载应力,构件就会毁坏。在金属构件中添加各种"维生素"(稀土元素),采取免疫疗法等,是增强金属抗疲劳能力的有效办法。金属疲劳也能产生妙用,利用它的断裂特性制造的应力断裂机,可以切削许多过去难以切削的材料。
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