一、連接體問題 此類問題高考僅限于幾個物體的加速度相同的情形,求解此類問題需靈活運用整體法和隔離法。求解“內(nèi)力”問題通常先對整體運用牛頓第二定律,求出系統(tǒng)的加速度,再用隔離法研究連接體中一個物體,即可求出物體間的相互作用力;求解“外力”問題,需先分析連接體中的一個物體,確定系統(tǒng)的加速度,再對整體運用牛頓第二定律,即可求出“外力”。 例l、如下圖所示,質(zhì)量為2m的物體A與水平地面的摩擦可忽略不計,質(zhì)量為m物塊B與地面間的動摩擦因數(shù)為,在已知水平推力F作用下,AB一起做加速運動,A和B間的作用力為______________。 解析:先把AB看作一個整體,系統(tǒng)受到的合外力為,系統(tǒng)的加速度為,再對物體B分析,由牛頓第二定律有,解得。 二、瞬時問題 牛頓第二定律反映了物體所受合外力與加速度的瞬時對應(yīng)關(guān)系,當(dāng)物體所受外力突然發(fā)生變化時,物體的加速度也會隨之變化。求解此類問題,需分別分析物體受力變化前和變化后的受力情況,確定物體受力是如何發(fā)生突變的,再分別應(yīng)用牛頓第二定律列式求解。 例2、木塊A、B的質(zhì)量分別為。兩木塊之間用一輕彈簧相連接后放在光滑水平桌面上,用F=10N的水平恒力沿AB連線方向拉A,使A和B沿桌面滑動,如下圖所示,滑動中A、B具有相同的加速度時突然撤去拉力F,求撤去拉力F的瞬間,A和B的加速度各多大? 解析:撤去拉力F時,A和B有相同加速度,對A、B整體分析,由牛頓第二定律有,得;研究木塊B,它受到的彈力為,撤去拉力F的瞬間,輕彈簧的形變量沒有變化,木塊B受力不變,此時B的加速度與原來相同仍為;撤去拉力F的瞬間,木塊A受彈簧拉力大小仍為6N,此時A的加速度為,方向向左。 三、臨界與極值問題 當(dāng)物體從一種物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理現(xiàn)象,或從一個物理過程轉(zhuǎn)入另一個物理過程,此時往往有一個臨界狀態(tài),而極值問題也伴隨臨界問題的出現(xiàn)而出現(xiàn)。詳細(xì)分析物理過程,根據(jù)條件或狀態(tài)變化,找出臨界點或臨界條件,是求解此類問題的關(guān)鍵。 例3、如下圖所示,質(zhì)量為m=1kg的物塊放在傾角為=37°的斜面體上,斜面質(zhì)量為,斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)為,地面光滑,現(xiàn)對斜面體施一水平推力F,要使物體m相對斜面靜止,試確定推力F的取值范圍。 解析:(1)設(shè)物塊處于相對斜面向下滑動的臨界狀態(tài)時的推力為,此時物塊受力如下圖所示,取加速度的方向為x軸正方向: 對物塊分析,在水平方向有,豎直方向有,對整體有,代入數(shù)值得,。 (2)設(shè)物塊處于相對斜面向上滑動的臨界狀態(tài)時的推力為,對物塊受力分析,在水平方向有,豎直方向有,對整體有,代入數(shù)值得 綜上所述可知推力F的取值范圍為:。 四、超重與失重問題 質(zhì)量為m的物體以加速度a豎直向上運動時,它對水平支持面的壓力(或?qū)ωQ直懸線的張力)大于重力,,常說物體超重了ma;同理物體以加速度a豎直向下運動時,,常說物體失重了ma。 解決超重與失重問題的首要任務(wù)是對系統(tǒng)進(jìn)行受力分析,確定物體在豎直方向上是否有加速度,從而確定物體是否超重或失重,明確物體加速度的方向是求解超重與失重問題的關(guān)鍵。 例4、如下圖所示,有一質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的粗糙斜面上勻減速下滑,則地面受到的正壓力為: A. 等于; B. 大于; C. 小于; D. 無法確定。 解析:分析M、m運動狀態(tài),知M、m整體有豎直向上的加速度分量,處于超重狀態(tài),整體對地面的壓力大于,選B。 五、傳送帶問題 傳送帶廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),中學(xué)物理也常引入該模型,這樣既能提高學(xué)習(xí)物理的興趣,又能夠培養(yǎng)觀察問題分析問題的能力。 求解此類問題應(yīng)認(rèn)真分析物體與傳送帶的相對運動情況,從而確定物體是否受到滑動摩擦力的作用,如果受到滑動摩擦力應(yīng)進(jìn)一步確定其大小和方向,然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況。求解此類問題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)臨界情況,即物體與傳送帶速度相等是傳送帶問題的臨界情況,此時物體受到的摩擦力會發(fā)生突變,有時摩擦力的大小發(fā)生突變,有時摩擦力的方向發(fā)生突變。 例5、如下圖所示為車站使用的水平傳送帶模型,傳送帶長L=8m,現(xiàn)有一質(zhì)量為m=10kg的旅行包以的初速度水平地滑上水平傳送帶。已知旅行包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為,可將旅行包視為質(zhì)點,取。試討論如下問題: (1)若傳送帶靜止,則旅行包從傳送帶左端A滑到右端B所需要的時間是多少? (2)若傳送帶以速度v=4m/s沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,則旅行包從傳送帶左端A滑到右端B歷時多少? (3)若傳送帶以速度v=4m/s沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,則旅行包能否從傳送帶的A端滑到B端?如不能試說明理由;如能試計算歷時多少? 解析:(l)取旅行包為研究對象,若傳送帶靜止,旅行包在傳送帶上受到向左的滑動摩擦力作用,做勻減速運動,由牛頓第二定律得,設(shè)旅行包由A端滑到B端歷時,由運動學(xué)公式得,解得,由于旅行包由開始到靜止共歷時不符合運動實際情況,故舍去。 (2)設(shè)旅行包滑到B端時,其速度恰好與傳送帶的速度v相等,則有,解得此時傳送帶的速度為,說明旅行包在傳送帶上應(yīng)先做勻減速運動然后勻速運動,設(shè)旅行包勻減速運動時間為,則有,旅行包勻速運動的位移為,旅行包由A端滑到B端所用時間為。 (3)若傳送帶以速度沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,旅行包的受力情況與傳送帶靜止時相同,旅行包能從傳送帶的A端滑到B端,所用時間同樣為。 |
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