王青山
(江西省贛州市第三中學(xué),江西 贛州 341001)
利用重要推論快速處理圓錐擺模型
王青山
(江西省贛州市第三中學(xué),江西 贛州 341001)
在高中物理力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)中,有很多類似圓錐擺的物理問(wèn)題,指導(dǎo)學(xué)生利用重要推論快速處理圓錐擺模型會(huì)得到事半功倍的教學(xué)效果.關(guān)鍵詞:圓錐擺;角速度;線速度
模型動(dòng)力學(xué)方程mgtanθ=mω2Lsinθmgtanθ=mω2Rsinθmgcosθ=mω2htanθω表達(dá)式ω=gLcosθω=gRcosθω=ghtan2θ對(duì)公示的解讀為擺球到懸掛點(diǎn)O1的豎直距離h0為擺球到等效懸掛點(diǎn)O2的豎直距離h0為擺球到等效懸掛點(diǎn)O3的……豎直距離h0推論小球的角速度與小球到懸掛點(diǎn)(或等效懸掛點(diǎn))的豎直距離h0有關(guān),豎直距離h0越大角速度ω越小
例1 如圖1所示,兩根長(zhǎng)度不同的細(xì)線下面分別懸掛兩個(gè)小球,細(xì)線上端固定在同一點(diǎn),若兩個(gè)小球以相同的角速度,繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則兩個(gè)擺球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,相對(duì)位置關(guān)系示意圖正確的是
圖1
點(diǎn)評(píng)在此題的四個(gè)選項(xiàng)中,兩個(gè)小球有的是在同一平面內(nèi)(B)、有的是與豎直方向的夾角相同(C)、有的夾角大半徑小(A)、有的夾角大半徑大(D).學(xué)生看到這個(gè)題目時(shí),已經(jīng)不知從何下手,甚至?xí)杨}中角速度相等的前提條件忽略掉而沒(méi)有針對(duì)性的一通亂解.當(dāng)熟知有關(guān)圓錐擺的重要推論時(shí),再遇到此類知識(shí)點(diǎn)的考查,得出正確結(jié)果所用的時(shí)間應(yīng)以秒計(jì).
圖2
例2 如圖2所示,內(nèi)壁光滑的半球形容器固定放置,其圓形頂面水平.兩個(gè)完全相同的小球a、b分別沿容器內(nèi)壁,在不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).下列判斷正確的是( ).
A.A對(duì)內(nèi)壁的壓力小于B對(duì)內(nèi)壁的壓力
B.A的周期小于B的周期
C.A的角速度小于B的角速度
D.A的向心加速度與B的向心加速度大小相
半徑比B的大,根據(jù)an=ω2r得到A的向心加速度比B的大,所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤.根據(jù)an=ω2r可以得到A球受到的彈力比B的大所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤.答案 B
在高中物理中有很多諸如此類的二級(jí)結(jié)論,在記在心間的同時(shí)應(yīng)對(duì)自己有更高的要求,應(yīng)該學(xué)會(huì)熟練的推導(dǎo)且加以應(yīng)用.畢竟死記硬背的知識(shí)遲早會(huì)忘記,而自己推導(dǎo)的永遠(yuǎn)都屬于自己.
[1]鄧?guó)櫽穑瑮盍?xí)志.圓錐擺運(yùn)動(dòng)中的不變量[J].物理教師,2017,38(3):55-57.
[2]白晶.圓錐擺模型的疑難化解與相關(guān)教學(xué)建議[J].物理教師,2016,37(4):78-80.
[責(zé)任編輯:閆久毅]
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1008-0333(2017)25-0056-02
2017-06-01
王青山(1990.09- ),男,江西撫州,中學(xué)二級(jí),本科,從事高中物理教學(xué).