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初中物理曲线运动半径越大考点

更新时间:2025-01-12 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

曲线运动半径越大,物体可以受到的力包括但不限于重力、弹力、摩擦力等。在曲线运动中,物体运动的速度方向在不断地变化,因此物体需要受到一个指向轨迹圆弧的圆心(曲线的某一点)的力,这个力可以是上述的任何一种力。9c2物理好资源网(原物理ok网)

例如,在圆周运动中,物体受到的向心力可以使半径越大,周期越小。这是因为向心力与向心加速度的关系是 F = ma,其中半径越大,向心加速度就越小,周期与加速度的关系是 T = 2πr/a,因此半径越大,周期就越小。9c2物理好资源网(原物理ok网)

此外,物体在曲线运动中受到的离心力也会随着半径的增大而增大。离心力是一种假想的力,它与物体质量以及曲率半径成正比。离心力的大小取决于物体的质量、曲率半径以及运动速度等因素。9c2物理好资源网(原物理ok网)

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相关例题:

题目:一个质量为 m 的小球,在光滑的水平面上以速度 v 匀速运动。现在小球受到一个大小可变的水平外力 F 的作用,使得小球开始做曲线运动。已知小球在运动过程中受到的空气阻力大小恒为 f,且小球在运动过程中没有与其他物体发生碰撞或接触。9c2物理好资源网(原物理ok网)

(1)当 F 逐渐增大时,小球的运动轨迹是什么?请给出理由。9c2物理好资源网(原物理ok网)

(2)当 F 逐渐增大到一定程度时,小球的运动半径会增大。请解释为什么小球的运动半径会增大。9c2物理好资源网(原物理ok网)

(3)如果小球在半径为 R 的圆周上运动,且已知小球在运动过程中受到的空气阻力大小恒为 f,求小球在运动过程中所受外力的最小值。9c2物理好资源网(原物理ok网)

解答:9c2物理好资源网(原物理ok网)

(1)当 F 逐渐增大时,小球的运动轨迹会从直线运动变为曲线运动。这是因为当 F 增大时,小球的加速度也会增大,而小球的惯性不足以使它立即改变运动状态,因此它会在一段时间内保持原来的直线运动状态。然而,随着 F 的继续增大,小球的加速度也会继续增大,最终导致小球无法再维持原来的直线运动状态,而是开始做曲线运动。9c2物理好资源网(原物理ok网)

(2)当 F 逐渐增大到一定程度时,小球的运动半径会增大是因为小球的向心力不断增大。当 F 增大时,小球的加速度也会增大,这意味着小球的角速度和线速度也在不断增大。由于小球的角速度和线速度与半径成正比,因此小球的向心力也会随着半径的增大而增大。当向心力大于小球所受的重力和空气阻力之和时,小球就会做离心运动,即半径增大的运动。9c2物理好资源网(原物理ok网)

(3)当小球在半径为 R 的圆周上运动时,它受到的重力和空气阻力的大小是恒定的。因此,为了使小球能够在这个圆周上运动,它所受的外力必须等于向心力。根据向心力公式 F = mV²/R,我们可以得到外力的最小值为:F = mV²/R + f。其中 m 是小球的重量,V 是小球的线速度(即圆周运动的线速度),R 是圆的半径,f 是空气阻力的大小。因此,外力的最小值为 mV²/R + f。9c2物理好资源网(原物理ok网)


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