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诸位朋友你们好,欢迎来到十点课堂,跟勇哥学化学,明天距离中考第62天,我们分享的主题是:曲线运动中竖直平面内的圆周运动。
物体在水平面上做匀速圆周运动,相对比较简单,由于速率的大小仍然保持不变,方向不断在改变,
我们须要把匀速圆周运动的周期、角速率、线速率和加速度,这种化学量进行理解,以及了解她们之间的换算关系就可以了。
竖直平面圆周运动
物体在竖直面内做圆周运动,速率的大小会发生改变,做变速圆周运动,要比在水平面内的匀速圆周运动复杂一些,
所以我们掏出这堂课来,讲一下竖直平面内的圆周运动。
如我们笔记当中所画下来的,质量为m的小球,用细绳拉着,在竖直平面内做圆周运动,
小球要想做圆周运动,达到最低点A的时侯,必须具备一定的速率,
若果没有速率,它还会做自由落体运动圆周运动,直接掉出来了,
所以在竖直平面内要想完整地做圆周运动,小球在最低点一定具备一个速率,
这个速率是多大了?
我们进行剖析可得:重力提供向心力,mg=mv²/R,解得A点的速率v=根号gR。
小球正好通过最低点A时的临界条件,速率v=根号下gR,这个知识点,相信朋友们都早已十分熟悉了。
解得最低点的速率v,这么我们可以使用动能定律,求出最高点B点的速率,
按照动能定律,W合=ΔEk,可以得到:
mg2R=½mvB²-½mvA²
解得B点的速率,vB=根号下5mg,
再由牛顿第二定理,就可以求出小球在B点所遭到的绳子拉力,
T-mg=mvB²/R
解得拉力T=6mg
不仅动能定律和牛顿第二定理的使用之外圆周运动,在竖直平面内的圆周运动,我们还要非常剖析一下细绳和轻杆这两种情况。
细绳和轻杆模型
假如用细绳联接小球,细绳只能形成拉力,不能提供支持力,
所以当小球达到最低点的时侯,它只能形成向上的拉力作用,
当小球的速率v<根号gR时,小球就不能否通过最低点;
当速率v正好等于根号gR时,小球恰才能通过最低点,绳子的拉力T=0;
当小球的速率v>根号gR时,小球就一定就能通过最低点,但是就会形成一个向上的拉力,拉力加重力来提供向心力,T+mg=mv²/R。
轻杆与细绳不同,它既才能形成拉力,也才能提供支持力,
所以当小球达到最低点时,
速率0<v<根号gR时,小球也还能通过最低点,
这时轻杆会对小球有一个向下的支持力,依据牛顿第二定理可以得到:
mg-N=mv²/R,
假如小球在最低点的速率v=根号下gR,小球一定就能通过最低点,
这时轻杆既没有支持力,也没有拉力,只有小球的重力来提供向心力。
当小球的速率v>根号下gR时,小球才能通过最低点,轻杆会形成向上的拉力,
由牛顿第二定理可以得到:
mg+F=mv²/R,
这是轻杆的剖析,它既才能提供支持力,也才能提供拉力;
细绳只还能提供拉力,不能否提供支持力,这三者的分辨要理解。