高三物理圓周運(yùn)動難點主要有以下幾點:
1. 速度方向時刻變化,難以理解:圓周運(yùn)動中,物體的速度方向始終沿圓周的切線方向,這意味著它時刻在變化,給學(xué)習(xí)者帶來了很大的理解難度。
2. 向心力指向圓心,不知如何尋找施力物體:圓周運(yùn)動中物體受到的向心力總是指向圓心,學(xué)習(xí)者常常不知道是哪個力在提供向心力,從而無法找到物體受到的各個力,這也會給學(xué)習(xí)者帶來一定的困擾。
3. 容易和直線運(yùn)動混淆:圓周運(yùn)動在某些方面和直線運(yùn)動很相似,例如都需要速度和加速度,但它們的運(yùn)動軌跡不同。學(xué)習(xí)者可能會將兩者混淆,這也是一個難點。
4. 涉及數(shù)學(xué)知識,如向心加速度和周期的計算:圓周運(yùn)動中經(jīng)常需要用到向心加速度和周期的計算,這需要學(xué)習(xí)者掌握一定的數(shù)學(xué)知識和計算技巧。
5. 涉及天體運(yùn)動,難以理解天體運(yùn)動規(guī)律:圓周運(yùn)動的典型例子包括天體的運(yùn)行,如衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動等。學(xué)習(xí)者需要理解并掌握這些運(yùn)動的規(guī)律,這需要一定的空間想象力和理解能力。
為了克服這些難點,學(xué)習(xí)者可以多做習(xí)題,積累解題經(jīng)驗;同時,也可以通過畫圖來幫助理解;對于涉及時間的題目,要特別注意矢量性的問題。這些都是有效的克服難點的策略。
題目: 一小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,已知小球在最高點時的速度為v1,在最低點時的速度為v2,求小球的向心力大小變化。
分析:
1. 小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,其向心力是由繩的拉力和重力的合力提供的。
2. 當(dāng)小球在最高點時,繩的拉力與重力大小相等,方向相反。此時向心力最小。
3. 當(dāng)小球運(yùn)動到最低點時,繩的拉力大于重力,兩個力的合力方向向上,此時向心力最大。
解題過程:
設(shè)繩長為L,根據(jù)向心力公式F=mv2/r,其中r為繩長與豎直方向的夾角,當(dāng)小球在最高點時,r=L,v1為已知,此時向心力最小,最小值為:F1=mv12/L。
同理,當(dāng)小球運(yùn)動到最低點時,r=L(cosθ),v2為已知,此時向心力最大,最大值為:F2=mv22/L(cosθ)。
由于繩子的拉力和重力的合力隨著速度的變化而變化,所以向心力的大小也隨著變化。
總結(jié):通過這道例題,我們可以了解到圓周運(yùn)動中向心力的變化情況,以及如何根據(jù)已知條件求出向心力的大小。這也是圓周運(yùn)動中的一個難點,需要我們理解向心力的來源和變化規(guī)律。