物理:如何輕鬆解決圓周運動的「臨界問題」!丨思維導圖

2020-12-04 學習方程式

論出題老師是如何飛簷走壁的......

小編突然想到一個激動人心的問題,如果小編跑得足夠快,是不是就能夠練成傳說中的飛簷走壁?

前排:

一想到飛簷走壁的神功,小編決定馬上用科學的目光來研究這個物理問題

小編要解決的問題有:

①豎直面內的圓周運動達到最高點的臨界條件是什麼。

②如何輕鬆解決豎直面內圓周運動的臨界問題。

小編開啟科(zhuang)學(bi)模式了:

【1】

豎直面內圓周運動的臨界條件

(點擊打開思維導圖)

豎直面內的圓周運動,主要有兩種模型:有支撐模型和無支撐模型。

由於所有的物體在地球附近都會受到重力作用。

因而,在豎直面內做圓周運動,就是一個變速圓周運動的過程。

那麼,如果要運動到最高點,就至少得克服地球重力的作用。

有支撐模型

對於有支撐模型,想要達到最高點,由於有支撐面/點的存在,只要物體有動能(/速度),就能夠沿著支撐面/點不斷向上爬。

因而,對於有支撐模型來說,能爬到最高點的臨界條件,就是在達到最高點的時候,剛好減速道速度為「0」。

對於立志要練成飛簷走壁的小編來說,藉助外力當然是不屑一顧的

無支撐模型

對於無支撐模型,想要用最小的速度達到最高點,則必須剛好克服重力的作用。

也即是說,無支撐模型,在最高點處的臨界條件(受力條件),就是只受重力作用。

所以,這就是完完全全的不藉助外物啊!

飛簷走壁,理論上完全可行。

哈哈哈,什麼高考的,都將被小編飛簷走壁的身影遠遠地甩在腦後

小編記住了臨界條件:

有支撐模型:最高點速度為0無支撐模型:最高點只受重力作用。

為了將物理實驗精神發揚光大,同時保證計劃妥妥落地,小編決定先找個東西試驗一下。

【2】

豎直面內圓周運動臨界值解題步驟

(打開思維導圖)

快看小編獨門的解題步驟思維導圖。(認真按照思維導圖中的步驟來)

小編做了什麼實驗

1、獨門暗器:水流星

繩繫著裝有水的水桶,在豎直面內做圓周運動,水的質量m=0.5kg,繩長L=40cm,求:(g=10m/s2)

最高點水不流出的最小速率

①畫圖建模

確定運動半徑:R=L

②受力分析

確定物體運動模型和位置:無支撐模型,最高點處的最小速度。

想要水不流出,必須克服重力作用,並且是最小速度,故而恰好只受重力。

由此可以確定臨界條件是:僅受重力作用

受力示意圖

③列式計算確定合外力:

確定向心力與線速度關係式:

綜合半徑大小:R=L,聯立方程最終可以求得線速度大小:

Good!獨門暗器已成。

在實驗過程中,小編發現,想要控制好在最高點的運動,就需要控制好力度。

總結為:先確定運動條件,再根據條件分析受力!

根據小編的多方研究,以後小編就可以飛簷走壁啦。敬請期待小編的歸來!

容小編先去減減肥先

下期預告:圓周運動與平拋運動綜合考點揭秘。

來自小編的秘籍還有:(需用手機百度才能觀看)

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