牛頓定律的應(yīng)用幾例

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  見證奇跡情境之一:彈簧與繩子上彈力突變的瞬間

  典例1  如圖所示,將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上,中間用一輕彈簧連接,兩側(cè)用細(xì)繩固定于墻壁.開始時(shí)a、b均靜止.彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài),兩細(xì)繩均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0,現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷,則剪斷瞬間

  A.Ffa大小不變       B.Ffa方向改變

  C.Ffb仍然為零       D.Ffb方向向右

  【分析】 剪斷右側(cè)繩子的瞬間,彈簧的彈力不變,故a的受力沒有任何變化,A對(duì);b受到向左的彈力而有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),摩擦力Ffb方向必定向右,D對(duì).答案:AD

  見證奇跡情境之二:接觸面上的彈力發(fā)生突變瞬間

  典例2  如圖所示,木塊A、B的質(zhì)量分別為m1、m2,緊挨著并排放在光滑的水平面上,A與B間的接觸面垂直于圖中紙面且與水平面成θ角,A與B間的接觸面光滑.現(xiàn)施加一個(gè)水平力F作用于A,使A、B一起向右運(yùn)動(dòng)且A、B不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),求F的最大值.

  【分析】 木塊A、B一起向右做勻加速運(yùn)動(dòng),F(xiàn)越大,加速度a越大,則垂直于A、B接觸面的彈力越大,水平面對(duì)A的彈力N地越小.A、B不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的臨界條件是N地=0,此時(shí)木塊A受到重力m 1g、B對(duì)A的彈力N和水平力F三個(gè)力的作用,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)A有:F-Nsinθ=m1a,Ncosθ=m1g.,對(duì)A、B整體有F=(m1+m2)a,由以上三式可得,F(xiàn)的最大值為:Fm=m1(m1+m2)gtan θ/m2

  見證奇跡情境之三:斜面上的彈力發(fā)生突變的瞬間

  典例3  如圖所示,水平地面上有一楔形物塊a,其斜面上有一小物塊b,b與平行于斜面的細(xì)繩的一端相連,細(xì)繩的另一端固定在斜面上.a與b之間光滑,a和b以共同速度在地面的光滑段向左勻速運(yùn)動(dòng).當(dāng)它們剛運(yùn)行至地面的粗糙段時(shí),下列說(shuō)法可能正確的是

  A.繩的張力減小,地面對(duì)a的支持力不變

  B.繩的張力減小,地面對(duì)a的支持力增大

  C.繩的張力增大,斜面對(duì)b的支持力不變

  D.繩的張力增大,斜面對(duì)b的支持力增大

  【分析】在a和b以共同速度剛好滑行到粗糙段的瞬間,a的加速度只能向右,而b由于繩子不能伸長(zhǎng),故其水平向右的分加速度不可能大于a的加速度,豎直向上的分加速度一定大于等于零,這一點(diǎn)是本題突破的關(guān)鍵所在.答案:AB

  瞬時(shí)加速度問(wèn)題

  在應(yīng)用牛頓第二定律求解物體的瞬時(shí)加速度時(shí),經(jīng)常會(huì)遇到輕繩、輕桿、輕彈簧和橡皮繩這些常見的力學(xué)模型.全面準(zhǔn)確地理解它們的特點(diǎn),可幫助我們靈活正確地分析問(wèn)題.

  1.這些模型的共同點(diǎn):都是質(zhì)量可忽略的理想化模型,都會(huì)發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力,同一時(shí)刻內(nèi)部彈力處處相等且與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).

  2.這些模型的不同點(diǎn)

  (1)輕繩:只能產(chǎn)生拉力,且方向一定沿著繩子背離受力物體,不能承受壓力;繩子的彈力可以發(fā)生突變——瞬時(shí)產(chǎn)生、瞬時(shí)改變、瞬時(shí)消失.

  (2)輕桿:既能承受拉力,又可承受壓力,施力或受力方向不一定沿著桿;桿的彈力也可以發(fā)生突變.

  (3)輕彈簧:既能承受拉力,也可承受壓力,力的方向沿彈簧的軸線,彈力的大小遵循胡克定律;因形變量較大,產(chǎn)生形變或使形變消失都有一個(gè)過(guò)程,故彈簧的彈力不能突變.

  (4)橡皮繩:只能承受拉力,不能承受壓力;遵循胡克定律,不能突變.

  連接體問(wèn)題

  1.連接體問(wèn)題

  在研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí),經(jīng)常會(huì)涉及相互聯(lián)系的物體之間的相互作用,這類問(wèn)題稱為“連接體問(wèn)題”.連接體一般是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上有一定聯(lián)系的物體構(gòu)成的系統(tǒng).

  2.解連接體問(wèn)題的基本方法:整體法與隔離法.

  常見的連接體一般具有加速度相同的特點(diǎn),解答關(guān)于連接體的習(xí)題需要抓住加速度這一聯(lián)系量,并優(yōu)先考慮使用整體法解答,但涉及內(nèi)力時(shí)應(yīng)使用隔離法.

  隔離法與整體法,不是相互對(duì)立的,一般問(wèn)題的求解中,往往兩種方法交叉運(yùn)用,相輔相成.無(wú)論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量(即中間未知量的出現(xiàn),如非待求的力,非待求的中間狀態(tài)或過(guò)程等)的出現(xiàn)為原則.

  來(lái)源:孫恒芳的博客


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/313390.html

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