从“圆锥摆”到“瓦特速度调节器”

作者:葛静;董耀; 刊名:《物理之友》 上传者:朱小明

【摘要】本文结合高考试题介绍了圆锥摆模型及其变形,对其拓展应用——瓦特速度调节器进行了简要分析讨论.

全文阅读

第 32卷第 2期 2016年 2月 物理之友 FRIE 0F 唧 SICS VOI.32 No.2 Feb.2016 从“圆锥摆"到“瓦特速度调 节器" 葛 静 董 耀 (1.江苏省镇 江新区大港 中学,江苏 镇江 212132; 2.江苏省镇江科技新城实验学校 ,江苏 镇江 212000) 摘 要 :本文结合 高考试题介绍 了圆锥摆模型及其变形 ,对其拓展应 用—— 瓦特速度调 节器进行 了 简要分析讨论. 关键词 :圆周运动 ;圆锥摆;瓦特速度调节器 在物理学中,常把线下悬挂一个小球 在水 平 面上做匀速圆周运 动称 之为“圆锥摆”运动.圆锥 摆运动作为圆周运 动中的典型模型 ,因受力 简单 并且和生活实际联系紧密,倍受高考命题者的青 睐.本文结合近年高考试题,就圆锥摆模型及其拓 展应用——瓦特速度调节器进行简要分析. 1 圆锥摆模型 如图 1所示 ,圆锥摆 中小球在水平面 内做匀 速圆周运动 ,若悬线长为 ,小球的质量为 m,悬线 与竖直方 向的夹角为 a,则 向心力 fn—mgtana一 . 2 moo r一 ,其 中 r一/sina,代人整理 ,得到角速 J _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ — — 度 w,、,£_c_K o _ ,这一公式告诉我们 : 图 l 葛 (1)当c 。。时,c0s o, 詈.此时圆锥摆高 厶 速旋转时,摆线可接近于水平方 向,这与实际情况 相符. 厂 ~ (2)当∞<√手时,由COSa一 可知cosa~ V (U 1,无意义 ,故此种情况不存在[ . 例 1(2008年 广 东高考):有 一种叫“飞椅”的 游乐项 目,如图 2所示 ,长为 L的钢绳一端系着座 椅,另一端 固定在半径为 r的水平转盘边缘 ,转盘 可绕穿过其 中心 的竖直轴转动.当转盘以角速度 ∞ 匀速转动时,钢绳与转轴在 同一竖直平面内,与竖 直方向的夹角为 0,不计钢绳的重力,求转盘转动 的角速度 与夹角 的关系. 图 2 解析:此题是圆锥摆问题的简单应用 ,与实际 对基本图像的复习 ,利用 问题 串层层推进 ,利用变 式拓展夯实基础 ,从而令后续组合 图像 、拓展图像 的引出更水到渠成.本教学设计的不足在于:容量 较大易导致问题讨论不充分.例如:在描绘小灯泡 的伏安特性曲线时,最好展示点评不同学生所画 的图像,从而达到规范作图的目的.故建议本节课 教学用 2课时完成. 参考文献 : [1]傅雪平 ,蒋李军.电阻测量电路中的“一路两用”问 题欣赏[J].中学物理,2011,(9). [2]王泽华.利用伏安特性曲线妙解电路问题[J].中 学物理 ,2010,(7). [3]樊兰君.图像法处理“测量电源电动势和内阻”的 新题型[J].中学物理教学参考,2010,(5). · 37 · V01.32 N0.2 Feb.2016 物理之友 FRIENDS 0F P][IYS五CS 第32卷第 2期 2016年 2月 生活联系紧密 ,难度较低. 一 gta的一 R,而 脚+LSi 执===品 图 3 例 2(2013年江苏高考):如图 3所示,“旋转 秋千”中的两个座椅 A、B质量相等 ,通过相 同长 度的缆绳悬挂在旋转 圆盘上.不考虑空气阻力 的 影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时 ,下 列说法正确的是( ). A.A 的速度 比B的大 B.A与 B的向心加速度大小相等 C.悬挂 A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等 D.悬挂 A 的缆绳所受的拉力 比悬挂 B的小 解析 :A、B两个座椅具有相 同的角速度 ∞,

参考文献

引证文献

问答

我要提问