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匀速圆周运动
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一倾角α(α<2°)的斜劈固定在水平地面上,高为h,光滑小球从斜劈顶点由静止开始下滑,到达底端B所用时间为t1,将通过A、B两点的斜劈剜成一个圆弧面,使圆弧面在B点与底面相切,
网友投稿 2022-09-29 00:00:00 互联网
◎ 题目
一倾角α(α<2°)的斜劈固定在水平地面上,高为h,光滑小球从斜劈顶点由静止开始下滑,到达底端B所用时间为t
1
,将通过A、B两点的斜劈剜成一个圆弧面,使圆弧面在B点与底面相切,小球从A沿圆弧运动到B,所用时间为t
2
,求t
1
与t
2
的比值。
◎ 答案
4: π
◎ 解析
要求两种运动时间的比值需要求出两种运动的时间,光滑小
球从斜劈顶点由静止开始下滑,做匀加速直线运动,这是一个同学的熟悉
的运动模型,应用牛顿运动定律和运动学公式即可求解.但是把斜面剜成
圆弧面则不易求解.同学会感觉无从下手,无限分割,变曲为直,数学知识又跟不上,几乎无法求解.但是分析发现剜成圆弧面在B点与底面相切,以B点为中心,在其右侧补偿一个对称的圆弧面,小球的运动即变成了一个同学们都熟悉的简谐运动模型了,小球沿AB弧运动的时间为类单摆运
动周期的四分之一。
如图2(α),小球斜劈顶点,由静止开始,做匀加速直线运动,其加速度a=g?sina根据匀变速运动的位移公式 S=at
2
有
=at
2
= g?sina?t
2
1
∴ t
1
=
将图2(b)以B点为中心,在其右侧补偿一个与AB圆弧对称的BC圆弧如图3,设ABC圆弧的对应半径为R分析小球受力可知在a<2°的情况下,有2a<4°,小球在ABC圆弧上的运动可近看作简谐运动,且有小球运动的回复力F=-?x 周期为T=2π,根据图示,
有L-h=2L?cos2a
∴ L==
∴ T=2π
t
2
=T=?2π=?
∴ t
1
:t
2
=? ?="4:" π
◎ 知识点
专家分析,试题“一倾角α(α<2°)的斜劈固定在水平地面上,高为h,光滑小球从斜劈顶点由静止开始下滑,到达底端B所用时间为t1,将通过A、B两点的斜劈剜成一个圆弧面,使圆弧面在B点与底面相切,…”主要考查了你对 【匀速圆周运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202209/261855.html
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