Question

5．從公式a_n=$\frac{{γ}^{2}}{r}$看，向心加速度與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑成反比；從公式a_n=ω²r看，向心加速度與半徑成正比，這兩個(gè)結(jié)論是否矛盾，請從以下兩個(gè)角度討論這個(gè)問題．
（1）這兩個(gè)結(jié)論是否矛盾？請說明理由．
（2）自行車的大齒輪、小齒輪、后輪三個(gè)輪子的半徑不一樣，它們的邊緣有三個(gè)點(diǎn)A、B、C．其中哪兩點(diǎn)向心加速度的關(guān)系適用于“向心加速度與半徑成正比”，哪兩點(diǎn)適用于“向心加速度與半徑成反比”？

Answer 1

分析 當(dāng)角速度大小一定，向心加速度與半徑成正比，當(dāng)線速度大小一定，向心加速度與半徑成反比．運(yùn)用控制變量法分析判斷．

解答 解：（1）這兩個(gè)結(jié)論不矛盾，這兩個(gè)結(jié)論成立的條件不同：由公式a_n=$\frac{{γ}^{2}}{r}$看，向心加速度與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑成反比，條件是線速度一定；從公式a_n=ω²r看，向心加速度與半徑成正比，條件是角速度一定．
（2）B、C兩點(diǎn)共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度大小相等，根據(jù)a_n=ω²r知，向心加速度與半徑成正比．
A、B兩點(diǎn)靠鏈條傳動(dòng)，線速度大小相等，根據(jù)a_n=$\frac{{γ}^{2}}{r}$知，向心加速度與半徑成反比．
答：
（1）這兩個(gè)結(jié)論不矛盾，這兩個(gè)結(jié)論成立的條件不同：由公式a_n=$\frac{{γ}^{2}}{r}$看，向心加速度與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑成反比，條件是線速度一定；從公式a_n=ω²r看，向心加速度與半徑成正比，條件是角速度一定．
（2）B、C兩點(diǎn)向心加速度的關(guān)系適用于“向心加速度與半徑成正比”，AB兩點(diǎn)適用于“向心加速度與半徑成反比”．

點(diǎn)評 在涉及多個(gè)量的關(guān)系時(shí)，一定要明確各個(gè)量是否發(fā)生變化，即應(yīng)采用控制變量法進(jìn)行分析．