高二物理旋轉(zhuǎn)包括單擺、圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)、電子束的磁偏轉(zhuǎn)、動(dòng)量守恒定律等。這些內(nèi)容都是圍繞力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系展開(kāi)的,包括物體在力作用下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化,以及力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的深入理解。此外,電場(chǎng)和磁場(chǎng)在物理學(xué)中也扮演著重要角色,帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn)是電場(chǎng)和磁場(chǎng)在物理現(xiàn)象中的一種應(yīng)用。
題目:一個(gè)質(zhì)量為 m 的小物塊,在半徑為 R 的豎直圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知小物塊在最低點(diǎn)時(shí)的速度為 v1,在最高點(diǎn)時(shí)的速度為 v2。求小物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功。
分析:小物塊在圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),受到重力 mg 和摩擦力 f 的作用。由于摩擦力不做功,因此我們需要根據(jù)動(dòng)能定理求解克服摩擦力所做的功。
解:根據(jù)動(dòng)能定理,有:
(1/2)mv2 - (1/2)mv?2 = -Wf - mg(2πR)
其中,Wf 為克服摩擦力所做的功。
為了求解 Wf,我們需要知道小物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能變化。由于小物塊在圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),因此它的機(jī)械能守恒。根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有:
(1/2)mv2 + mgR = (1/2)mv?2
將上述兩個(gè)式子代入動(dòng)能定理的表達(dá)式中,得到:
(1/2)mv?2 - (1/2)mv?2 = -Wf - mgr
為了求解 Wf,我們需要將已知量代入上式中。已知小物塊的質(zhì)量為 m,圓形軌道的半徑為 R,最低點(diǎn)速度為 v?,最高點(diǎn)速度為 v?,以及摩擦力做功的負(fù)值為克服摩擦力所做的功。因此,我們可以將上述已知量代入上式中,得到:
Wf = (v?2 - v?2)/2
答案:小物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功為 (v?2 - v?2)/2 焦耳。
希望這個(gè)例題能夠幫助你理解并應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的相關(guān)知識(shí)!