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变力做曲线运动和相关例题

2025-12-03 07:59:00信息公告241

变力做曲线运动的例子包括:eGb物理好资源网(原物理ok网)

1. 抛体运动,如将一个物体水平抛出,需要给它一个与初速度方向垂直的力。eGb物理好资源网(原物理ok网)

2. 绳系卫星的运动,如果考虑地球自转,绳系卫星的运动轨迹可能会偏离直线轨迹,需要给它一个与运动方向垂直的力。eGb物理好资源网(原物理ok网)

3. 液滴在液体表面张力的作用下做曲线运动时,需要给它一个指向表面张力的方向的力。eGb物理好资源网(原物理ok网)

以下是一个关于变力做曲线运动的例题:eGb物理好资源网(原物理ok网)

题目:eGb物理好资源网(原物理ok网)

一个物体在变力的作用下做曲线运动,已知变力的方向始终与物体速度方向垂直,且变力的增量随时间均匀增大。问:eGb物理好资源网(原物理ok网)

1. 这个物体做什么运动?为什么?eGb物理好资源网(原物理ok网)

2. 如果这个变力是恒定的,物体又将做什么运动?为什么?eGb物理好资源网(原物理ok网)

答案:eGb物理好资源网(原物理ok网)

1. 这个物体做匀速圆周运动。由于变力的方向始终与物体速度方向垂直,根据运动的合成与分解的知识,这个物体在垂直于速度的方向上受到恒力的作用,使得物体做匀速圆周运动。同时,由于变力的增量随时间均匀增大,所以物体做速率不变但方向不断改变的圆周运动。eGb物理好资源网(原物理ok网)

2. 如果这个变力是恒定的,那么物体将做匀变速曲线运动。因为恒力作用下物体的加速度恒定不变,所以物体做匀变速曲线运动。eGb物理好资源网(原物理ok网)

以上内容仅供参考,建议查阅专业书籍或咨询专业人士。eGb物理好资源网(原物理ok网)

变力做曲线运动的例子可以参考物体在重力、电场力、磁场力等复合场中做曲线运动,也可以参考绳或杆对物体的拉力随速度变化而变化的情况。相关例题如下:eGb物理好资源网(原物理ok网)

【例题】一质量为m的质点,系在绳的一端,绳的另一端固定在平面上的O点。已知质点在最低点时绳的张力为$F_{1}$,绳长为$L$,求质点在最低点时绳的张力随绳与竖直方向夹角的变化关系。eGb物理好资源网(原物理ok网)

【分析】eGb物理好资源网(原物理ok网)

质点在最低点时,受到绳的拉力和重力,合力提供向心力。由于绳的拉力随速度变化而变化,因此属于变力做曲线运动。eGb物理好资源网(原物理ok网)

【解答】eGb物理好资源网(原物理ok网)

设绳的拉力为$F$,质点在最低点时速度为$v$,根据向心力公式有:eGb物理好资源网(原物理ok网)

$F - mgL\cos\theta = m\frac{v^{2}}{L}$eGb物理好资源网(原物理ok网)

当速度增大时,绳的拉力增大,当速度减小时,绳的拉力减小。当绳的拉力等于零时,速度最小。因此有:eGb物理好资源网(原物理ok网)

$F = mgL\cos\theta + m\frac{v^{2}}{L} = mgL\cos\theta + m\frac{v^{2}}{L} = mgL\cos{\theta + \frac{mgL}{\sin\theta}}$eGb物理好资源网(原物理ok网)

当速度增大时,绳的拉力增大,当速度减小时,绳的拉力减小。因此,质点在最低点时绳的张力随绳与竖直方向夹角的变化关系为:$F = mgL\cos{\theta + \frac{mgL}{\sin\theta} - mg}$。eGb物理好资源网(原物理ok网)

变力做曲线运动是一种常见的物理现象,涉及到物体的运动状态不断变化,需要用微积分等数学工具来描述。在曲线运动中,物体受到的力可以是恒定的,也可以是随时间变化的。当力随时间变化时,物体可能沿着一条曲线运动,这取决于力的变化规律。eGb物理好资源网(原物理ok网)

在解决相关例题和常见问题时,需要注意以下几点:eGb物理好资源网(原物理ok网)

1. 理解物体运动的基本规律:物体在曲线运动中的受力、速度、位移等基本物理量之间的关系。eGb物理好资源网(原物理ok网)

2. 掌握微积分的基本概念:微积分是解决变力做曲线运动问题的关键工具,需要掌握微分和积分的概念和方法。eGb物理好资源网(原物理ok网)

3. 理解力的变化规律:变力做曲线运动中,力的变化规律决定了物体的运动轨迹。需要理解并掌握力的变化规律,才能正确求解物体的运动状态。eGb物理好资源网(原物理ok网)

例题:一物体在恒力作用下做曲线运动,已知初速度为v_{0},方向与恒力的方向垂直。经过时间t,物体的速度为v_{t},求该恒力的表达式。eGb物理好资源网(原物理ok网)

解题思路:物体在恒力作用下做曲线运动时,其速度方向与恒力的方向垂直。根据微积分的基本概念,物体的速度对时间的导数等于恒力的表达式。因此,可以设物体的速度为v(t) = v_{0} \cos\theta \cdot e^{kt},其中k为恒力的变化率。根据题意可得方程组求解k的值。eGb物理好资源网(原物理ok网)

常见问题:eGb物理好资源网(原物理ok网)

1. 物体在变力作用下做曲线运动时,如何求解物体的运动轨迹?eGb物理好资源网(原物理ok网)

2. 如何根据物体的受力情况求解物体的加速度?eGb物理好资源网(原物理ok网)

3. 如何根据物体的速度和加速度求解物体的位移?eGb物理好资源网(原物理ok网)

4. 如何求解变力做曲线运动的功率?eGb物理好资源网(原物理ok网)

通过以上例题和常见问题的解答,可以加深对变力做曲线运动的理解,掌握其基本规律和方法。同时,需要注意物理量的单位和符号的正确使用,以确保解题的准确性和完整性。eGb物理好资源网(原物理ok网)