高三物理圓周運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,給學習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:圓周運動中物體受到的向心力總是指向圓心,學習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,這也會給學習者帶來一定的困擾。
3. 容易和直線運動混淆:圓周運動在某些方面和直線運動很相似,例如都需要速度和加速度,但它們的運動軌跡不同。學習者可能會將兩者混淆,這也是一個難點。
4. 涉及數學知識,如向心加速度和周期的計算:圓周運動中經常需要用到向心加速度和周期的計算,這需要學習者掌握一定的數學知識和計算技巧。
5. 涉及天體運動,難以理解天體運動規律:圓周運動的典型例子包括天體的運行,如衛星繞行星的運動等。學習者需要理解并掌握這些運動的規律,這需要一定的空間想象力和理解能力。
為了克服這些難點,學習者可以多做習題,積累解題經驗;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做勻速圓周運動,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. 小球在豎直平面內做勻速圓周運動,其向心力是由繩的拉力和重力的合力提供的。
2. 當小球在最高點時,繩的拉力與重力大小相等,方向相反。此時向心力最小。
3. 當小球運動到最低點時,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:
設繩長為L,根據向心力公式F=mv2/r,其中r為繩長與豎直方向的夾角,當小球在最高點時,r=L,v1為已知,此時向心力最小,最小值為:F1=mv12/L。
同理,當小球運動到最低點時,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:通過這道例題,我們可以了解到圓周運動中向心力的變化情況,以及如何根據已知條件求出向心力的大小。這也是圓周運動中的一個難點,需要我們理解向心力的來源和變化規律。