高中物理:锥形摆模型

2019-11-27 08:08
首先,锥形摆模型1,结构特征:细线的重量和伸长率可以排除,它是一个可以作为质点的摆球,并在水平面上做出均匀的圆周运动。
2,力的特点:只有两个力,即垂直重力和摆线方向的张力。
如图1所示,两个力的合力是摆的向心力进行圆周运动。
向心力和向心加速度决定了摆的质量,摆的长度是与垂直方向的角度,摆球的线速度,角速度,周期是T,频率是
摆线张力有两个基本概念。当角度已知时,并且当角度未知时,周期计算是将从悬挂点到圆周运动中心的距离设置为h。根据向心力的公式,可以看出高度是一样的,锥形摆周期是相同的,与它没有关系。
4.动态分析随着角速度的增加,向心力增大,转弯半径增大,有些人缩短了周期。
3.典型示例1.在水平地板上安装半球形内壁为半球形的半球形碗状物。如图2所示,当质量为m的球在水平方向上以恒定速度附接到碗的内壁时,可以在角速度增加时确定从碗的底部开始的圆周表面的高度。你。高度,转弯半径和向心力如何变化?
图2的分析:该问题属于锥形摆模型,其中球的弹力类似于弦的张力,并且球半径类似于弦的长度。
因此,从容器底部开始的圆周表面的高度是。
随着角速度的增加,高度增加,转弯半径增加,向心力增加。
实施例2:具有光滑内壁的圆锥形圆柱体以其围绕其垂直轴线的角速度旋转,并且在锥形圆柱体的内壁A处,相对于圆锥体圆柱体具有小质量m的球。它仍然存在。如图3所示,随着锥体的角速度增加,在水平面上进行均匀的圆周运动,具有转弯半径和向心力,球高度如何变化到锥体的底部。?
图3的分析:它不是锥形摆模型,锥形摆模型是锥形摆的顶点随着角速度的变化保持不变,即摆的长度不变。
分析:球受到两个力,动作,向心力和角速度。因为角度是恒定的,向心力是恒定的,转弯半径r减小,并且锥体底部的球高度减小。
示例3:在水平轴上固定光滑的圆锥。轴是垂直的,顶角如图4所示。在锥形或质量m球的另一端,长度为L的光柱(上固定端球)的质量在恒定速度下在水平面内围绕锥体轴线以恒定速度移动。(1)那一刻,琴弦有多紧张?
(2)那时,琴弦有多紧张?
分析如图4所示:首先,确定对象是否属于锥形摆模型。
判断,根据临界条件,当锥体不对倾斜表面施压时,获得小的球线速度。
那时,当球变成圆锥摆动时,球没有做锥形摆动。
分析:如果球在锥体中没有压力,则获得球的线速度。(1)当球未处于锥形摆动时,如图5所示,采用正交分解法对球施加三个力。水平(2)如果球处于锥形摆动运动并且确定了弦与垂直方向之间的角度,则求解。


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