高一物理中的圆周运动包括:
1. 绳或杆子拉着小球在竖直平面内做圆周运动;
2. 汽车过拱桥或凹形桥,火车过弯道;
3. 圆锥摆;
4. 竖直平面内的匀速圆周运动;
5. 圆周运动的离心运动;
6. 汽车启动或刹车过程形成的径向加速度;
7. 圆锥体的侧面的展开图是圆弧等等。
以上就是一些常见的圆周运动,具体内容请参考相关教材或请教老师。
题目:一个质量为 m 的小球,在一根长为 L 的细线的牵引下,在竖直平面内做圆周运动。已知细线的最大拉力为 T_{max},当小球在最高点时,细线的拉力为 T_{1},在最低点时细线的拉力为 T_{2}。求:
1. 小球在最高点的速度大小v_{1};
2. 小球在最低点的速度大小v_{2};
3. 小球在运动过程中克服重力做功的平均功率P。
解析:
1. 在最高点,小球受到重力和绳子的拉力。根据牛顿第二定律,有:
T_{1} - mg = m \frac{v_{1}^{2}}{L}
解得:v_{1} = \sqrt{\frac{T_{1} - mg}{m}L}
2. 在最低点,小球受到重力和绳子的拉力。根据牛顿第二定律,有:
T_{2} - mg = m \frac{v_{2}^{2}}{L}
解得:v_{2} = \sqrt{\frac{T_{2} + mg}{m}L}
3. 克服重力做功的平均功率为:
P = \frac{mg \cdot 2L}{t} = \frac{mgv_{2}}{2} = \frac{mg\sqrt{\frac{T_{2} + mg}{m}L}}{2}
其中,t 是小球在最低点到最高点的时间。由于小球在竖直平面内做圆周运动,所以最高点和最低点的时间相等,即:t = \frac{T_{2} - T_{1}}{gL}
答案:
1. 小球在最高点的速度大小为v_{1} = \sqrt{\frac{T_{1} - mg}{m}L}。
2. 小球在最低点的速度大小为v_{2} = \sqrt{\frac{T_{2} + mg}{m}L}。
3. 小球在运动过程中克服重力做功的平均功率为P = \frac{mg\sqrt{\frac{T_{2} + mg}{m}L}}{2}。