3.两类典型的曲线运动的特征比较

高中物理所介绍的平抛运动和匀速圆周运动,实际上分别代表着加速度恒定的“匀变速曲线运动”和加速度不断变化的“变变曲线运动”这两类不同的曲线运动。

(1)受力特征的比较。

平抛运动中,物体只受恒定的重力mg的作用;匀速圆周运动中,物体的受力情况较为复杂,就其效果而言,其合外力充当向心力,大小恒定为

     F==mrω2=mυω

方向则不断变化,但始终指向圆轨道的圆心。

(2)加速度特征的比较

平抛运动中,物体中恒定的重力mg的作用下产生恒定的加速度g,因此平抛运动是加速度不变的“匀变速曲线运动”;匀速圆周运动中,物体受到的合外力F大小恒定、方向不断变化,因此产生的向心加速度a的大小恒定,为

       a==rω2=υω.

方向不断变化,但始终指向圆轨道的圆心,因此匀速圆周运动实际上是加速度变化的“变速曲线运动”。

  (3)速率与动能变化特征的比较。

平抛运动中,由于物体所受的合外力(重力mg)除在开始时与速度方向垂直外,其余任意时刻均与之夹一个锐角,所以合外力(重力mg)将物体做正功而使其速率和动能不断增大,匀速圆周运动中,由于物体所受的合外力(向心力F)始终与速度方向垂直,所以合外力(向心力F)对物体不做功,物体的速率和动能均保持恒定。

(4)速度和动量变化特征的比较。

平抛运动中,由于物体的加速度g和合外力mg均恒定,所以在任意相等的时间间隔内,物体的速度和动量增量均相等,如图-1中(a)、(b)所示,匀速圆周运动中,由于物体的加速度a和合外力F均具备着“大小恒定、方向变化”的特征,所以在任意相等的时间间隔内,物体的速度和动量的增量相应也都具备着“大小相等、方向不同”的特征,如图9-2中(b)、(c)所示。

       图-1                  图-2

 0  136748  136756  136762  136766  136772  136774  136778  136784  136786  136792  136798  136802  136804  136808  136814  136816  136822  136826  136828  136832  136834  136838  136840  136842  136843  136844  136846  136847  136848  136850  136852  136856  136858  136862  136864  136868  136874  136876  136882  136886  136888  136892  136898  136904  136906  136912  136916  136918  136924  136928  136934  136942  447348 

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