圆周运动点亮生活
2017-02-20汤黎
汤黎
圆周运动是现实生活中最普遍的运动形式. 以鲜活的生活题材为载体的圆周运动信息型题,情境新颖、区分度高,对于培养我们提取信息点,应用所学知识分析与解决问题的能力很有好处.
自行车不但是代步的轻便工具,同时也是高中物理“圆周运动和传动方式”考查的好题材.
例1 某物理探究小组,设计了一个课题,名称为:快速测定自行车的速度. 他们的设想是:通过计算脚踏板转动的角速度,推算自行车的速度,如图所示. 经过骑行,发现在时间[t]内,脚踏板转动的圈数为[N];通过测量,得知后轮半径为[R],牙盘的齿数为[m],飞轮的齿数为[n],则自行车的速度为( )
A. [2πnNmtR] B. [2πmNntR]
C. [πmNntR] D. [πnNmtR]
解析 由已知可知,脚踏板转动的角速度[ω=2πNt];设飞轮的角速度为[ω],牙盘与飞轮的半径分别为[r1]、[r2],因牙盘与飞轮通过链条相连,线速度相等,有[ωr1=ωr2],即[ω=r1r2ω];又轮的周长[L=NΔL=2πr],[N]为齿数,[ΔL]为相邻齿间的弧长,故有[r∝N],由[v=ωR]得[v=2πmNntR],选项B正确.
体会 处理生活中的传送带(自行车)问题,要抓住三点:①同轴角速度[ω]相等,同线线速度[v]大小相等;②灵活选用关联物理量间的关系,如[v=ωr],[a=v2r=ω2r]等分析计算;③注意自行车转动中,飞轮、链轮(牙盘)的半径与齿数间的关系[r∝N]([N]为齿数).
[车辆转弯]
火车、汽车转弯,是生活中常见圆周运动. 我们知道:在水平面上,要实现车辆的转弯,所需的向心力,火车来源于外侧车轮的轮缘与外轨的挤压;汽车靠车轮与地面的摩擦力. 为解决矛盾,常在道路设计上做文章,在转弯处,铁轨或道路设计为外高内低,使重力[G]与地面支持力[FN]的合……
