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物体运动是单摆还是圆锥摆的不确定

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/10/06 21:19:26
物体运动是单摆还是圆锥摆的不确定
如图(1)所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1 、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态.现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度.
(1)下面是某同学对该题的某种解法:
设L1线上拉力为T1,L2线上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下处于平衡.T1cosθ=mg,T1sinθ=T2,解得 T2=mgtanθ,剪断线的瞬间,T2突然消失,物体却在T2反方向获得加速度,因为mgtanθ=ma所以加速度a=gtanθ,方向在T2反方向.你认为这个结果正确吗?说明理由.
(2)若将图(1)中的细线L1改为长度相同,质量不计的轻弹簧,如图(2)所示,其它条件不变,求解的步骤和结果与(1)完全相同,即a=gtanθ,你认为这个结果正确吗?请说明理由.



我的问题是:关于第一张图中的情况,由于角度没有给定,所以应该不能判断物体做的是不是单摆运动,若是角度偏大呢?是不是会做圆锥摆运动,如果做圆锥摆运动,不是只有向心加速度吗,那么在剪短瞬间物体没有速度,可是物体此时却收到两个不能平衡的力,那么必定有加速度产生,那么不就矛盾了吗
你好,你好像有几个概念混淆了.
1,圆锥摆的概念,和圆周运动的概念.    圆锥摆是下图这样的
它摆动起来小球和细线的轨迹不是一个平面,而是个圆锥的形状.换言之,小球除了自然松手,必须被侧面推一下才可能这样.
你这里的意思应该是 “圆周运动”.
2,圆周运动和匀速圆周运动.    只要物体运动的轨迹是圆形的,都是圆周运动,无论是因为被绳子拉着,手按着,还是导轨限制了,圆的就行,所以手里可以各种各样,可以有压力,摩擦力,重力,拉力,支撑力等等等等,合力和总的加速度方向也可以五花八门.    而匀速圆周运动条件苛刻,必须没有切线方向的加速度,这就要求  “只有向心加速”度.

题目这里,小球下落速度明显越来越快,而且哪里也没有约束它做匀速圆周运动,所以必须加速度方向随便.
————————最终答案的分割线————————1,是不是会做圆锥摆运动?    ——不会,解析参见上面第一条,圆周运动和圆锥摆运动.
2,不是只有向心加速度吗?    ——不是,这里加速度有两个分量,一个向心加速度分量,一个切向加速度分量.
            向心加速度不改变速度大小,只改变小球速度方向.
            切向加速度只改变小球运动速度,让它越来越快.3,物体没有速度,就不会有向心加速度.     ——这句话虽然不是问句,也是错的,    加速度这一章应该已经有不少选择题解析过这一点了.

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再问: 如果角度偏大就不会做单摆运动了,此时小球可能做什么运动呢,这时候加速度还好说吗,还有,圆锥摆运动做的一定是匀速圆周运动吗
再答: 你这部分学习的不错。 单摆在中学阶段一般特制摆角小于10度的摆。 而且题目会暗示或者提示出“摆角很小”,“如图所示单摆”类似的条件。 这时候考察的一般是单摆的周期公式。 其他情况,需依照圆周运动的一般处理方法,进行受力分析。 受力分析后,直接应用牛顿第二定律。 本题主要考点是 对细绳和弹簧这两个物理模型的分辨,理想细绳是没有弹性的,外力消失,绳子上的力就消失。理想弹簧是没有质量的,严格遵守F=-kx。 如果是求运动,而不是求个加速度了事,一般在考察能量守恒定律。有时个别大体会再次考察动量守恒定律。 ——————结论—————— 这题明确的就不是中学的单摆运动。 小球做变速圆周运动。 加速度用受力分析+牛顿第二定律做。 本题注意辨析细绳和弹簧的区别。
再问: 最后一个疑问:圆锥摆运动做的一定是匀速圆周运动吗?您说过物体从静止到做圆锥摆运动的时候要轻推一下,是不是可理解为给一个瞬间冲量,如果作用时间过长那么小球的运动状态是不是会较复杂
再答: 圆锥摆的定义在这里: 在长为L的细绳下端拴一个质量为m的小物体,绳子上端固定,设法使小物体在水平圆周上以大小恒定的速度旋转,细绳所掠过的路径为圆锥表面,这就是圆锥摆。 引自百度百科。 这个要求就是两点1,圆周运动.2,恒定的速度值。 这正是匀速圆周运动。 还有一个重要的部分,这个圆周是 “ 水 平 的 “,如果没有外力,小球绝对不可能只在依靠重力水平运动。 不是特别明白你说的”作用时间“是哪个东西的作用时间。如果是指给小球水平动量的作用的作用时间。那么这个小球的运动就很依赖这个作用是什么样子的了:”作用了多久?作用的大小是恒定的吗?方向是变化的吗?”作用持续过程中比较复杂,不过作用撤走之后,小球会稳定下来。 不过中学很难见到圆锥摆的受力方面,一般只考已经稳定下来的圆锥摆。