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1、动液对车轮作用一个摩擦力矩,其方向与车轮旋转方向相反,使车轮转速减慢由于车轮与路面 的附着作用,车轮给路面一个向前的作用力,同时路面给车轮一个 向后的反作用力,这个力就是阻碍汽车前进 的制动力,称之为地面制动力地面制动力受 到车轮与路面间附着条件的限制,其最大值不可能有超过附着力附着力是指在汽车制动时,轮胎 与地 面之间的摩擦力 在汽车技术上习惯用附着力,附着力与汽车重力的比值称为附着系数附着系数不是常数,而是与滑 动程度有关,弹性轮胎与路面 的摩擦有其特殊规律,轮胎与路面附着系数的最大值,出现在车轮处于边滚边 滑状态时,当车轮完全抱死滑移时,附着系数反而降低车轮的滑动程度用滑移率表示,车轮作
2、纯滚动的滑移率为,车轮完全抱 死 时的滑 移率 为呱 当滑移率为铸时,轮胎与路面的附着系数最大防抱 死制动系 统可以将车 轮 的滑 移率 控制在呱,充分利用较大的道路附着系数,使制动距离缩短由上述分析可知,的最佳工作状态是车轮的滑移率在呢一呱时,这时既有滑动也有滚动,属于滑动滚动摩擦,车轮与地面间的摩擦力不是静摩擦力所以“装有的汽车,当车轮与路面间的静摩擦刚好达到最大静摩擦力几时,处于最佳工作状态”是错误的撰麟麟燃澎缀燃瓣嫩敷麟撒倪建忠沾算类竞赛题中常数的应用物理学是一门定量程度很高的学科,它以推理严密、逻辑性强著称但是作为一种十分重要 而有用 的物理学思考方法,合理、正确地估算物理量 的数量
3、级也是解决实际间题的一种非常需要 的能力 而且估算的过程实际上更 能体现构建 物理模型时“抓住主要因素,忽略次要 因素”的物理学重要研究方法,可以说两者是一脉相承 的由于一般的估算题具有文字简洁流畅、明显已知条件较少、且已知数值和待求量之间无直接联系的特点,所以粗看题目时,往往使人迷惑 不解 解决此类问题的关键是准确确定问题的性质,建立恰 当的物理模型,在此基础匕能否灵活地、适时地挖掘和应用与题目相关的物理常数,往往是能否很快找到问题突破口的关键这不仅需要有扎实的基本知识和基本技能,还要有灵 活应用知识的能力,因而对学生 的各方面能力有较高的要求,竞赛题中经常出现就不足为怪了物理学常数很多,几
4、乎每一部分都有常数,所以利用常数解竞赛题是很广泛 的,下面举两例来说明一、关于地球的一些常数地球 的公转周期公一天二二地球的自转周期自后二月球的公转周期月二地球表面的重力加速度,第一宇宙速度一在估算天体的质量、密度、轨道 半径等量时,建立匀速圆周运动模型,合理地利用关于地薰歉巅球的有关常数,能帮助我们很快地解决问题例科学家发现,太空中的射 线一般都是从很远的 星体放 射出来的,当射 线爆发时,在数秒内所发生的能童,相当于太阳在过去一百亿年内所发生 的 能童总和的 一千倍左右,大致相当于太阳全部 质童转变为能蚤的总和科学家利用超级计算机对射 线爆发时的状态进行模拟,经过模拟,实现射线爆发是起源于
5、一个垂 死的 星体的“坍塌”过程,是星球“坍塌”时所放出的总能量已知太阳光射到地球上大约需要分钟的 时间,由此来佑算宇宙中一次射线爆发所放出的能童一析与解由题意,一次射线爆发所放出的能量相当于太阳全部质量转变为能量的数值,根据质能方程,需要知道太阳的质量,所以如何求太阳的质量是本题的关键那么本题我们需要利用 的常数是什么呢那就是地球的公转周期,因 为根据太阳光到举地球的时 间可以求 得日地距离,而 这个距离正是地球的公转轨道半径利用太阳对地球 的万有引力提供向心力有太材地尸地由得 材太二“冬那么一材太,护冬一“例第五届全国中学生物理 竞赛题已知太阳光从太阳射 到 地球需要,地球公转 执 道可以
6、看成是圆执道,地球丰 径地约为,万有引力常数一,“,试佑算太阳的质 量。与地球的质 童材地佑算地球平均 密度均取两位有效数字析与解估算地球平均密度时,注意利用地球表面的重 力加 速度根据地球表面 的物体受到的重力和万有引力之间的关系绝孰有 材如屯又一 所以地球的平均密度为对地二屯一求太阳的质量时,要利用 的常数是地球的公转周期公,同上题例试估算在地球表面上恰能逸出地球引力范围的第二 宇宙速度试 估计站在某行星上的人经跳欲即能逸出这一 星球的行星质 童,设这一行星的密度和地球的密度相同析 与 解在 地球 表面,质量 为的物体,由于受到地球的引力而具有的引力势能为,一地地其中地和二分别为地球的质量
7、和地球的半径,设第二宇宙速度 为,物体逸出地 球的引力范围时的速度是零,这时的引力势能应为零,由机械能守恒呈一地地而一地氛由得一了刃蕊百设该行星的第二 宇宙速度 为,则由式可得护,儿,一丫其中,分别是这 一行星 的质量 和半径,由一二可得,了致互丽夕材设想某人在地球上能跳高,他在这一星球上具有相同的弹跳能力,即起跳 的动能式 中的为地球 的重力加 速度令式中的一扩,并将式代入式,得梦二户材,所以即,从上 面 的解题过程可以发现,重力加速度自始至终均起着至关重要的作用例已知 地球的质量二护毛,一 ,枯算同步卫星和地球球心间的距离保留一位有效数字析与解注意到同步卫星的特点,要挖掘出隐含的条件为地球
8、的自转周期自、即为同步卫 星 的绕行周期由万有引力提供向心力得阴材二所以二几打,护二、关于大气的一些常数在标准状态下大气压强。二,温度。,空气摩尔体积。,大气分子 的平均摩尔质量一例试佑算地球大气的总质童和大 气中总分子数已知地球半径析与解 初看此题,似乎无从下 手 细 细体味题目,从所求的质量着手,我们知道,大 气正是有质量才受到重力,从而对地面产生压力,而地面单位面积的这个压力,就是我们熟知的大气压强这样我们的思路便会豁然开朗设 想地球是一个半径地二的球体,它表面各处受到的大气重力均垂直于该处并指向地心,故大气的总重力为大二孤。一材大故大一二孤将两个常数。,及。代人材大“只,习要计算地球大
9、气的总分子数,还得利用另外两个常数,大气分子 的平均摩尔质量呱和阿佛加德罗常数,则二材大刀例大气夹氧层 一般是指高度在的 大气层,其中奕氧的浓度很低,将它折合成标准状 态,其总 家积厚度也不过其含童虽少,但对地球气候和生物 的影响很大已知大气压强随地面高度的增大而减 少,经验公式为一。一,其中。为地表处的大气压值,若炎氧层 集中在的高空处,设该高空处的温度为一,试估算奥氧的厚度析与解 这是比较典型 的状态方程在标准状态和实际状态间应用 的向题在标准状态下大气压强。,温度。,由题意。一。,一吕。 。,根据状态方程 丸,九,设臭氧层处的面积为,则“。,“一,”,。,一,代人状态方程可得例英国物理奥
10、林匹克竟赛试题试佑算在高的摩天楼的楼顶和楼底同时读 水银气压计的示数之差析与解 利用水银压强计测到的均是所在高度处的大气压强,由于大气压强随高度而变,导致 气压计示数有 所变化,而这一 差别就是高空气柱产生的压强所以空一瓜妞为了求出空气的密度,我们要利用到标准状态下空气的压强、温度和空气摩尔质量常数 根据理想气体的密度公式户例扁得空口由得队二空水恨将代人得 以一入几。水银“矍缪耀耀耀矍一一一一一一一,“。应该说,物理常数的范畴是很难 一概而论的,一般的教材或竞赛资料上公布的物理学常数是大家所公认的,但不 同的教材或竞赛资料上也有所不同,所以对物理学 有 的常数可以说是仁者见仁,智者见智我 的看
11、法是,虽然有些重要 的数值没有明确规定 为常数,但作为一个参加物理竞赛的学生,对物理学方方面面的常数或数量级掌握得越多,并且越能灵活应用,那必将给你的解题带来极大的方便,有时会让你很快走出”山穷水覆疑无路”的困境续即滋苏 着襄 翻形聋麟潦娜娜姗燕韶张遥磁场中带电粒子圆周运动问题求解策略探讨带电粒子在匀强磁场中的圆周运动情况是中学物理 中的重要课题,这一 问题的实质是洛伦兹力作用下 的 圆周动力学 问题,解决这一类问题的要点是 分析力和运动,确定圆周轨迹,运用数理规律 现在,让 我们对此展开初 略的讨论一、分析力和运动带电粒子在匀强磁场中垂直于匀强磁场方向的运 动是洛伦兹力作用下的匀速圆周运 动
12、,正确分析粒子的受力情况和运动情况是解决这一动力学问题的前提条件带电粒子在匀 强磁场中作圆周运动 时,其所 受 的洛伦兹力为粒子作圆周运动 的向心力,根据牛顿第 二定律可得带电粒子在匀强护一磁场 中运动的圆周 动力学方程上述方程是解决带电粒子圆周动力学问题的基本出发点由方程。一子可推得,粒子做匀速圆周运动 的圆周半径 为二嘿这一结论展示了,一一,。、,一一、, 此 可求 得 粒子做匀速圆周运动 的周期一蓄一弊这一结论展示 了带龟粒子在匀强磁场叫“人,”切,供协,一,中运动的时间特征现在,让我们在分析力和运动 的基础上,运用以上结论来解答以下一个问题例在图甲中,成线左侧是磁感强度为的 匀强磁场,
13、右侧是磁感强度为的匀强磁场,已知二,磁场 方向都垂直于纸面向里现在一带正电的杜子自图中处以初速度开 始向左运动求从起点运动时开始计时,粒子第次通过线并向右运动 的时间内,该粒子在方向的平均速度解根据带电粒子在匀强磁场 中的圆周动力学方程可知,粒子在左、右两侧磁场中作圆周运动的轨道半径不 同,运动周期也 不同由于,不妨设,于是在 左狈组,由。,一。答可得,粒子在 一一协曰,一“一刁,阵一冲“一左侧运动的 圆周半径为一婴二嘿,周期为 一仍一”子,山“”、阴带电粒子在匀强磁场中运动的空 间特征方程还可表述为,由此又可推汀沉在右侧,由丑,分可得,粒子在 、, 得,粒子做匀 速圆周运动 的角速度。一塑据雄
