【知识点详解】
1. 匀速圆周运动的性质:匀速圆周运动并非匀速运动,因为它在相等的时间内走过的弧长是相等的,但速度方向一直在变化,因此是变加速运动,其加速度指向圆心,称为向心加速度。
2. 曲线运动的条件:曲线运动的物体加速度不为零,且加速度方向与速度方向不在同一直线上。恒力或变力都可能导致物体做曲线运动。
3. 行星运动规律:行星围绕太阳做匀速圆周运动,是因为受到太阳的万有引力作用,这个引力提供了行星做圆周运动所需的向心力,而非额外的向心力。
4. 平抛运动:物体以初速度V0水平抛出,经过时间t,竖直方向速度大小为V0,根据平抛运动的规律,t可以通过竖直分速度与重力加速度的关系计算,即t=V0/g。
5. 渡河问题:小船渡河时,渡河时间只与河宽和垂直于河岸的分速度有关,不受水流速度影响。最短航程渡河时,船头与上游河岸的夹角满足合速度垂直于河岸。
6. 平抛运动比较:平抛运动的初速度v0和时间t的关系取决于物体被抛出的高度。题目中的轨迹图暗示了三个物体抛出的高度不同,因此时间关系无法确定,但初速度大的物体轨迹较长。
7. 重力加速度变化:在地球表面,物体的重力加速度为g,距离地心r倍地球半径处,重力加速度为g/(r/R)^2,所以当r=2R时,g' = g/4。
8. 超重与过荷:飞行员在飞机俯冲拉起时经历超重,支持力大于重力。若过荷达到9倍重力,根据牛顿第二定律,飞机速度为100m/s时,圆弧轨道半径R=v^2/(g*9)=111m。
9. 匀速圆周运动的比较:质量不同的小球在相同角速度下做圆周运动,由于半径不同,线速度和向心加速度不一定相同,但角速度是相同的。
10. 细杆问题:小球在细杆上做匀速圆周运动,过最高点时,杆对小球的作用力可能是拉力也可能是压力,取决于速度。最低点时,杆对小球一定是拉力,且拉力大小等于重力加上向心力。
11. 人造地球卫星运动:在同一轨道上的卫星,向心加速度、万有引力以及角速度都相同。
12. 小船渡河问题:小船避开危险区,需要垂直于河岸的分速度大于水流速度,即最小速度至少为4m/s。
【填空题解答】
1. 由小球在A、B、C三点的坐标差,可计算出小球的初速度和A点的速度,具体数值需根据坐标差和时间差计算。
2. 汽车过凸形桥顶点时,重力和支持力的合力提供向心力,当汽车对桥面压力为零时,只受重力作用,此时速度为v=√(gR)。
3. 通过闪光照片分析平抛运动,可以计算小球的初速度和平抛时间,进而得到平抛距离。具体数值需测量像间距离和时间间隔。
以上是对题目中涉及的物理知识的详细解释,包括匀速圆周运动、曲线运动、重力加速度、平抛运动、渡河问题、超重、圆周运动的比较、细杆问题、人造卫星运动和小船渡河策略等多个方面。