高一物理中的曲线运动主要包括以下几种类型:
1. 匀变速曲线运动:包括抛体运动和常见的匀减速曲线运动。
2. 圆周运动:包括匀速圆周运动和离心运动。
3. 常见的曲线运动速度(v)方向和加速度(a)方向:总是沿着曲线的切线方向,加速度(a)方向与速度方向不一致,为变速运动,具有加速度。
4. 常见的曲线运动时间(t)方向总是与速度(v)方向一致,速度大小和方向都在变化。
此外,还有常见的天体运动也属于曲线运动。这些知识都是高一物理中曲线运动部分的重要内容,需要理解和掌握。
题目:一个质量为 m 的小球,在恒定的合外力 F 的作用下,从A点运动到B点。已知A点速度为 vA,AB间的距离为d。求小球在B点的速度vB。
一、知识储备:
1. 曲线运动:物体运动轨迹为曲线的运动,如抛物线、圆周运动等。
2. 牛顿第二定律:物体加速度的大小与合外力成正比,与物体质量成反比。
二、问题分析:
1. 小球在恒力的作用下做曲线运动,说明合外力F与速度方向存在夹角。
2. 根据牛顿第二定律,加速度a与合外力F成正比,与物体的质量m成反比。由于小球的质量不变,所以加速度a的大小与合外力F成正比。
3. 由于小球从A点到B点做曲线运动,所以合外力F的方向在不断变化,导致小球的速度方向也在不断变化。
三、解题过程:
$F = ma$ (1)
$F = m\frac{dv}{dt}$ (2)
其中,$dv/dt$表示速度的变化率,即加速度a。由于小球做曲线运动,所以速度v的方向不断变化,即$dv/dt \neq 0$。
将(2)式代入(1)式可得:
$a = \frac{F}{m} \neq 0$ (3)
由于小球从A点到B点做曲线运动,所以速度v的方向不断变化,即vB与vA不在同一直线上。根据矢量加减法法则,有:
$vB = vA + at$ (4)
其中,a为加速度,t为时间。将(3)式代入(4)式可得:
$vB = vA + \frac{F}{m}t$ (5)
由于AB间的距离为d,所以有:
$d = \sqrt{(vB - vA)^{2}t^{2} + d^{2}}$ (6)
将(5)式代入(6)式可得:
$d = \sqrt{(vA + \frac{F}{m}t)^{2}t^{2} + d^{2}}$ (7)
解方程可得:当t=0时,vB=vA;当t≠0时,vB=vA+at=vA+Ft/m。
四、总结答案:
当小球从A点到B点做曲线运动时,根据牛顿第二定律和矢量加减法法则,可以求出小球在B点的速度vB。需要注意的是,当t=0时,vB=vA;当t≠0时,vB=vA+Ft/m。这个例子可以帮助你理解曲线运动的基本概念和解题方法。