A、B间的距离会缩短,搭上杆后,杆会受到压力,若&<曲,贝VaA>aB杆便受到拉力。
〖答案〗
(1)斜面光滑杆既不受拉力,也不受压力
(2)斜面粗糙也〉由杆不受拉力,受压力
斜面粗糙&<用杆受拉力,不受压力
类型二、“假设法”分析物体受力
在一正方形的小盒内装一圆球,盒与球一起沿倾角为0的斜面下滑,如图所示,若不存在摩擦,
T及对方盒底面的压力N将如何变化?
(提示:
令T不为
1解析〗假设球与盒子分开各自下滑,则各自的加速度均为a=gsin0,即一样快
•••T=0
1.如图所示,火车箱中有一倾角为30。
的斜面,当火车以10m/s2的加速度沿水平方向向左运动时,斜面上
的物体m还是与车箱相对静止,分析物体m所受的摩擦力的方向。
〖解析〗
(1)方法一:
m受三个力作用:
重力mg,弹力N,静摩擦力的方向难以确定,我们可假定这个力不存在,
那么如图,mg与N在水平方向只能产生大小F=mgtg0的合力,此合力只能产生gtg30°■3g/3的加速度,小于题目给定的加速度,合力不足,故斜面对物体的静摩擦力沿斜面向下。
(2)方法二:
如图,假定所受的静摩擦力沿斜面向上,用正交分解法有:
Ncos30+fsin30=mg①
Nsin30-°fcos30=ma②
1答案〗静摩擦力沿斜面向下
类型一、“整体法”与“隔离法”
如图所示,A、B两个滑块用短细线(长度可以忽略)相连放在斜面上,从静止开始共同下滑,经过0.5s,细线自行断掉,求再经过1s,两个
滑块之间的距离。
已知:
滑块A的质量为3kg,与
斜面间的动摩擦因数是0.25;滑块B的质量为2kg,
与斜面间的动摩擦因数是0.75;
sin37=0.6,cos37=0.8。
斜面倾角
9=37°,斜面足够长,计算过程中取g=10m/s2。
1点拨〗此题考查“整体法”与“隔离法”。
1解析〗设A、B的质量分别为m“m2,与斜
面间动摩擦因数分别为忙炉细线未断之前,以
A、B整体为研究对象,设其加速度为a,根据牛顿
第二定律有
(口什m2)gsin9-^migcos9-比m2gcos9=(mi+m2)
a
.a(怖1+^m2)gCOSTc,,2
a=gsin9=2.4m/s
+m2
经0.5s细线自行断掉时的速度为v=ab=1.2m/s。
细线断掉后,以A为研究对象,设其加速度为a1,
根据牛顿第二定律有:
〖点拨〗整体法和隔离法的综合应用。
〖解析〗小球上升到最大高度后,小球与小车有相同的水平加速度a,以小球和车整体为研究对象,该整体在水平面上只受推力F的作用,则根据
牛顿第二定律,有:
F=(M+m)a①
以小球为研究对象,受力情况如图所示,则:
F合=mgcot9=ma②
而cot匸三瓯③
R—h
由②③式得:
a=10m/s2
将a代入①得:
F=50N。
〖答案〗50N
ggsinv-叫mgcost1
a1=
m1
2
=g(sin9-picos9)=4m/s。
滑块A在t2=1s时间内的位移为X1=vt2+吐,
2
又以B为研究对象,通过计算有
m2gsin9=pm2gcos9,贝Ua2=0,即卩B做匀速运动,它在t2=1s时间内的位移为
X2=Vt2,则两滑块之间的距离为
△x=X1-X2=vt2+
晅Vt2=
1答案〗2m
at
=2m
针对训练.
1•如图所示,一根轻质弹簧上端固定,下端挂一质量为m0的平盘,盘中有物体质量为m,当
盘静止时,弹簧伸长了I,今向下拉盘使弹簧再
伸长AI后停止,然后松手放开,设弹簧总处在弹性限度内,则刚刚松开手时盘对物体的支持力等于()
A•(1+f)(m+m°)g
B•(1+」)mg
I
C•mg
类型三、“整体法”和“隔离法”综合应用
【例题3】如图所示,一内表面光滑的凹形球面小车,半径R=28.2cm,车内有一小球,当小车以恒定加速度向右运动时,小球沿凹形球面上升的最大高度为8.2cm,若小球的质量m=0.5kg,小车质量M=4.5kg,应用多大水平力推车?
(水平面光滑)
D.(m+m°)g
I
〖解析〗题目描述主要有两个状态:
(1)未用手拉时盘处于静止状态;
(2)刚松手时盘处于向上加速状态。
对这两个状态分析即可:
(1)过程一:
当弹簧伸长I静止时,对整体有:
kl=(m+m0)g①
(2)过程二:
弹簧再伸长AI后静止(因向下拉力未知,故先不列式)。
(3)过程三:
刚松手瞬间,由于盘和物体的惯性,
F
在此瞬间可认为弹簧力不改变。
对整体有:
k(l+A)-(m+mo)g=(m+m°)a②对m有:
N-mg=ma③
由①②③解得:
N=(1+Al/l)mg。
〖答案〗B
2•如图所示,两个质量相同的物体1和2紧靠在
一起,放在光滑的水平桌面上,如果它们分别受到
水平推力Fi和F2作用,而且Fi>F2,则1施于2
)
]
2
卜1
N
B•卜2
r2
D•-
2
(F1-F)。
的作用力大小为(
A•Fi
1
C•—(F什F2)
2
1解析〗因两个物体同一方向以相同加速度运
动,因此可把两个物体当作一个整体,这个整体受力如图所示,设每个物体质量为m,则整体质量为
2m。
对整体:
F—-F2=2ma,二a=(F—-f2)/2m。
〖解析〗m与M间的最大静摩擦力
Ff=」mg=1.5N,当m与M恰好相对滑动时的加
F
速度为:
Ff=maa=3m/s2
m
(1)当a=1.2m/s2时,m未相对滑动,则
Ff=ma=0.6N
(2)当a=3.5m/s2时,m与M相对滑动,则
Ff=ma-1.5N,隔离M有F-Ff=MaF=Ff+Ma=8.5N
(3)当F=8.5N时,a车=3.5m/s2,a物=3m/s2,
2
a相对=a车-a物=0.5m/s
1
由L=a相对t,得t=2s。
2
〖答案〗
(1)0.6N
(2)8.5N(3)2s
针对训练
把1和2隔离,对2受力分析如图(也可以对
1受力分析,列式)
对2:
N2-F2=ma,
--N2=ma+F2=m(F1-F2)/2m+F2=(F1+F2)/2。
〖答案〗C
类型四、临界问题的处理方法
【例题4】如图所示,小车质量M为2.0kg,与水平地面阻力忽略不计,物体质量m=0.50kg,物体与小车间的动摩擦因数为0.3,则:
(1)小车在外力作用下以1.2m/s2的加速度向右运动时,物体受摩擦力是多大?
(2)欲使小车产生3.5m/s2的加速度,给小车需要提供多大的水平推力?
(3)若小车长L=1m,静止小车在8.5N水平推力
作用下,物体由车的右端向左滑动,滑离小
车需多长时间?
〖点拨〗本题考查连接体中的临界问题
1•如图所示,在倾角为B的光滑斜面上端系一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧下端连有一质量为m的小球,球被一垂直于斜面的挡板
A挡住,此时弹簧没有形变。
若手
持挡板A以加速度a(avgsinB)沿斜面匀加速下
滑,求,
(1)从挡板开始运动到球与挡板分离所经历的时间;
(2)从挡板开始运动到球速达到最大,球所经过的最小路程。
〖解析〗
(1)当球与挡板分离时,挡板对球的作用力为零,对球由牛顿第二定律得mgsinv-kx=ma,
则球做匀加速运动的位移为x=m(gsin—a)。
k
当x=-at2得,从挡板开始运动到球与挡板分离
2
所经历的时间为t=?
=,2m(g;;耳。
(2)球速最大时,其加速度为零,则有
kx'mgsin0,
球从开始运动到球速最大,它所经历的最小路
程为
mgsinJ
x=_。
k
〖答案〗
(1)硕不口
(2)mgsin0k
ka
2•如图所示,自由下落的小球下落一段时间后,
与弹簧接触,从它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度、合外力的变化情况是怎样的?
(按论述题要求解答)
〖解析〗先用极限法”简单分析。
在弹簧的最上端:
•••小球合力向下(mg>kx),•••小球必加速向下;在弹簧最下端:
t末速为零,•必定有减速过程,亦即有合力向上(与v反向)的过程。
•此题并非一个过程,要用程序
法”分析。
具体分析如下:
小球接触弹簧时受两个力作用:
向下的重力和向上的弹力(其中重力为恒力)。
向下压缩过程可分为:
两个过程和一个临界点。
(1)过程一:
在接触的头一阶段,重力大于弹
力,小球合力向下,且不断变小(TF合=口9-心,而x增大),因而加速度减少(•••a=F合/m),由于a与v同向,因此速度继续变大。
(2)临界点:
当弹力增大到大小等于重力时,合外力为零,加速度为零,速度达到最大。
(3)过程二:
之后小球由于惯性仍向下运动,
但弹力大于重力,合力向上且逐渐变大(•••F合=
kx-mg)因而加速度向上且变大,因此速度减小至零。
(注意:
小球不会静止在最低点,将被弹簧上推向上运动,请同学们自己分析以后的运动情况)。
〖答案〗综上分析得:
小球向下压弹簧过程,F合方向先向下后向上,大小先变小后变大;a方向
先向下后向上,大小先变小后变大;v方向向下,
大小先变大后变小。
(向上推的过程也是先加速后减速)。
类型五、不同加速度时的“隔离法
【例题5】如图,底坐A上装有一根直立长杆,其总质量为M,杆上套有质量为m的环B,它与杆有摩擦,当环从底座以初速v向上飞起时(底座保持静止),环的加速度为a,求环在升起和下落的过程中,底座对水平面的压力分别是多大?
〖点拨〗不同加速度时的“隔离法”。
〖解析〗此题有两个物体又有两个过程,故用程序法”和隔离法”分析如下:
(1)环上升时这两个物体的受力如图所示。
对环:
f+mg=ma①■
丹丄6
对底座:
f'+-Mg=O②
而f'f=③
•-N^Mg—m(a-g)。
(2)环下落时,环和底座的受力如图所示。
对环:
环受到的动摩擦力大小不变。
对底座:
Mg+f'—d2=0④
联立①③④解得:
N2=Mg+m(a-g)
〖答案〗上升N1=Mg-m(a-g)
下降N2=Mg+m(a-g)
归纳:
通过例题的解答过程,可总结出解题以||
II下方法和步骤:
h
IIi•确定研究对象;
2•明确物理过程;II
"3•画好受力分析图;||
||4.用合成法或正交分解法求合力,列方程。
||
针对训练
1.如图所示,在倾角为B的光滑斜面上,有两个用轻质弹簧相连接的物块A和B,它们的
质量分别为mA、mB,弹簧的劲度系数为k,C为
固定挡板。
系统处于静止状态。
现开始用一恒力F
沿斜面方向拉物块A使之向上运动,求物块B刚要离开时物块C时物块A的加速度a,以及从开始到此时物块A的位移d,重力加速度为g。
〖解析〗此题有三个物体(A、B和轻弹簧)
和三个过程或状态。
下面用程序法"和隔离法"分
析:
(1)过程一(状态一):
弹簧被A压缩X1,A和B均静止
对A受力分析如图所示,
对A由平衡条件得:
kx1=mAgsin0①
(2)过程二:
A开始向上运动到弹簧恢复原长。
此
过程A向上位移为x1O
(3)过程三:
A从弹簧原长处向上运动X2,到
B刚离开C时。
B刚离开C时A、B受力分析如图所示,
F>20N
kx2=mBgsin0此时对A:
加速度向上,
F-mAgsin0kx2=mAa
由②③得:
a=F-(mA
mA
由①②式并代入d=X计X2解得:
(mAmB)gsinr
Hi
■■■■
ffF
对木板:
水平方向受力如图所示,
_F一f"F-kmg
a2=—
MM
要使m能从M上面滑落下来的条件是:
v2>v1,
即a2>a1,
•••F-"mg>4解得:
M
②只有一个过程
mA
d=(mA+mB)gsinT
2•如图所示,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量
为M=4kg,长为L=1.4m;
木板右端放着一小滑块,
小滑块质量为m=1kg。
其尺寸远小于L。
小滑块与木板之间的动摩擦因数为尸0.4。
(g=10m/s2)
1现用恒力F作用在木板M上,为了使得m能从M上面滑落下来,求:
F大小的范围。
(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
2其他条件不变,若恒力F=22.8N,且始终作用在
M上,使m最终能从M上面滑落下来。
求:
m
在M上面滑动的时间。
〖解析〗①只有一个过程,用隔离法”分析如
下:
对小滑块:
水平方向受力如图所示,
fMmg,,2
a1==g4m/s
mm
对小滑块(受力与①同)
对木板(受力方向与①同)
F—f2
a2==4.7m/s
M
1?
4.7?
X2=a2t=t
22
由图所示得:
X2-X1=L
解得:
即尹-2S
t=2s。
m
1答案①F>20N②t=2s
xi=lait2=2t2
2
o0-优化作业
1.如图光滑水平面上物块A和B以轻弹簧相
A-nAAAA—B
F时,A和B的加速度分
2.
6.
)
连接。
在水平拉力F作用下以加速度a作直线运动,设A和B的质量分别为mA和mB,当突然撤去外力别为()
0、0
a、0
mA
Aa
mB
如图A、B、C为三个完全相同的物体,当水平力F作用于B上,三物体可一起匀速运动。
撤去力F后,三物体仍可一起向前运动,设此时A、B间作用力为Fi,B、作用力为F2,则Fi和F2的大小为(
Fi=F2=0
F1=0,F2=F
F1=F,F2=2F
33
F1=F,F2=0如图所示,质量分别为叠放在固定的、倾角为面间、A与B之间的动摩擦因数分别为他,当A、B从静止开始以相同的加速度下滑时,B受到摩擦力()
A.等于零B.方向平行于斜面向上
C.大小为^mgcos0D.大小为竝mgcos0
水平面上运动,现在中间的B物体上加一个小物体,它和中间的物体一起运动,且原拉力F不变,那么加上物体以后,两段绳中的拉力Ta和Tb
的变化情况是
()
A.Ta增大
B.Tb增大
C.Ta变小
D.Tb不变
如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为(
(M+m)
D.
如图,在竖直立在水平面的轻弹簧上面固定一块质量不计的薄板,将薄
板上放一重物,并用手将重物往下压,然后突然将手撤去,重物即被弹射出去,则在弹射过程中,(即重物与弹簧脱离之前),重物的运动情况是()
A.一直加速
B.先减速,后加速
C.先加速、后减速
如图所示,木块A和B用一轻弹簧相连,竖直放在木块C上,三者静置于地面,它们的质量之比是1:
2:
3,设所有接触面都光滑,当沿水平方向抽出木块C的瞬时,别是0x=
如图所示,在前进的车厢的竖直后壁上放一个物体,物体与壁间的静摩擦因数尸
0.8,要使物体不致下滑,车厢至少应以多大的加速度前进?
(
=10m/s2)
10.如图所示,箱子的质量M=5.0kg,与水平
1.
地面的动摩擦因数尸0.22。
在箱子顶板处系一细线,悬挂一个质量m=1.0kg的小球,箱子受到水平恒力F的作用,使小球的悬线偏离竖直方向9=30°角,则F应为多少?
(g=10m/s)
能力提升
2
t满足关系式:
x=3t41,该物体运动的初速度v0=,物体的质量
g=。
若改用下图装置拉动m1,
使m1的运动状态与前面相同,则m2的
质量应为。
(不计摩擦)
F
mbm2
6.
m2
C.
F
mbm2
F
m1
m2
if1t
U/t
in
fi
如图所示,一细
线的一端固定于
的光
A的
细线
倾角为45°滑楔形滑块顶端P处,
P
A
45
mb
m2
m2,用与斜面平行的力F推mi,使两物加
2.如图所示,倾角为〉的斜面上放两物体mi和
速上滑,不管斜面是否光滑,两物体之间的
作用力总为
3•恒力F作用在甲物体上,可使甲从静止开始运动54m用3s时间,当该恒力作用在乙物体上,能使乙在3s内速度由8m/s变到一4m/s。
现把甲、乙绑在一起,在恒力F作
用下它们的加速度的大小是
。
从静止开始运动3s内的位移是
7.
的另一端拴一质量为m的小球。
当滑块至少以加速度a=_
向左运动时,小球对滑块的压力等于零。
当滑块以a=2g的加速度向左运动时,线的拉力大小F=
如图所示,质量为M的光滑斜面下滑,木板上站着一个质量为m的人,问
(1)为了保持木板与斜面相对静止,计算人运动的加速度?
(2)为了保持人与斜面相对静止,木板运动的加速度是多少?
8.
A、
4.如图所示,三个质量相同的木块顺次连接,放在水平桌面上,物体与平面间=02,
用力F拉三个物体,它们运动的加速度为1m/s2,若去掉最后一个物体,前两物体的加速度为m/s2。
5.如图所示,在水平力F=12N的作用下,放在光滑水平面上的mj,运动的位移x与时间
如图所示,质量分别为m和2m的两物体A、B叠放在一起,放在光滑的水平地面上,已知
B间的最大摩擦力为A物体重力的M咅,若用水平力分别作用在A或B上,使A、B保持相对静止做加速运动,则作用于上的最大拉力Fa与Fb之比为多少?
如图所示,质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅称上,小车沿斜面无摩擦地
向下运动,现观察到物体在磅秤上读数只有600N,则斜面的倾角B为多少?
物体对磅秤的静摩擦力为多少?
10.如图所示,一根轻弹簧上端固定,下端挂一质量为m。
的平盘,盘中有一物体,质量为m,当盘静止时,弹簧的长度比自然长度伸长了L。
今向下拉盘使弹簧再伸长△L后停止,然后松手放开,设
弹簧总处在弹性限度以内,刚刚松开手时盘对物体的支持力等于多少?
综合应用
1.如图所示,,一根轻质弹簧上端固定,下端
挂一个质量为m0的平盘,盘中有一物体,
质量为m,当盘静止时,弹簧的长度比其自然长度伸长了I,今向下拉盘,使弹簧再伸长I后停止,然后松手,设弹簧总处在弹性限度内,支持力等于(
则刚松手时盘对物体的)
3.
4.
(〔:
l|)mg
(Vll)(mm))g
:
i
C.
B
5.
Dma+g(sin日+4so出)】cosT十Asin日
在无风的天气里,雨滴在空中竖直下落,由于受到空气的阻力,最后以某一恒定速
度下落,这个恒定的速度通常叫做收尾速度。
设空气阻力与雨滴的速度成正比,下
列对雨滴运动的加速度和速度的定性分析正确的是()
1雨滴质量越大,收尾速度越大
2雨滴收尾前做加速度减小速度增加的运
动
3雨滴收尾速度大小与雨滴质量无关
4雨滴收尾前做加速度增加速度也增加的运动
A.①②C.①④如图所示,
B.②④
D.②③
将一个质量为
l(mm°)g
2.质量为m的三角形木楔固定斜面上,如图所示,
A置于倾角为二的它与斜面间的动摩
擦因数为J,一水平力
F作用在木楔A的
竖直面上。
在力F的推动下,木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动,则F的大小为
)
mag(sin-cos^)】
cos-
ma-mgsin:
cos-sin-
C.
m的物体,放在台秤盘上一个倾角为-的光滑斜面上,则物体下滑过程中,台秤