小球在半徑為R的光滑半球內(nèi)做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),試分析圖中的(小球與半球球心連線跟豎直方向的夾角)與線速度v、周期T的關(guān)系.(小球的半徑遠(yuǎn)小于R.)

答案:
解析:

  解:小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在和小球等高的水平面上(不在半球的球心),向心力F是重力G和支持力N的合力,所以重力和支持力的合力方向必然水平.如圖所示有:,由此可得:

  ,(式中h為小球軌道平面到球心的高度).可見,越大(即軌跡所在平面越高),v越大,T越。

  本題的分析方法和結(jié)論同樣適用于圓錐擺、火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周飛行等在水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題.共同點(diǎn)是由重力和彈力的合力提供向心力,向心力方向水平.


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