牛頓運動定律
水平方向: fcos30一f= 0,所以 f= fcos300
而f=μn=μ(mg+fsin300) 所以μ=fcos300/(mg+fsin300)=0。02
當力斜向上拉時 豎直方向: n=mg一 fsin300
水平方向:fcos300-μn=ma
所以a=[ fcos300-μ(mg-fsin300)]/m=0.019 m/s2
s=½at2=8。6m
注意:由力求加速度時,一定要沿加速度的方向處理力.
【例2】如圖電梯與水平面夾角為370,60千克的人隨電梯以a=lm/s2的加速度運動,則人受到平面的支持力及摩擦力各為多大?( g取10 rn/s2)
解析:對加速度沿豎直、水平方向分解,
ax=acos370=0.8 m/s2 ay=asin370=0.6 m/s2
水平方向:f=max=60×0.8n=48n
豎直方向:n-mg=may , 所以n=mg+may=(600+36)n=636n
注意:當由加速度求力時,一定要沿力的方向分解加速度.
【例3】如圖所示三個物體質量分別為m1、m2、m3,帶有滑輪的物體放在光滑水平面上,滑輪和所有觸處的摩擦及繩的質量均不計,為使三個物體無相對運動,則水平推力f= .
解析:對m2豎直方向合力為零,所以t=m2g,對m1水平方向只受繩拉力t作用
所以a=t/m1=m2g/m1, 由于三者加速度一樣,所以f=(ml十m2十m3)a=(ml十m2十m3)m2g/m1
注意:幾個物體加速度一樣時,可先從一個物體入手,求出加速度a,然后將這幾個物體視為一系統求合外力。
【例4】如圖所示,一根輕質細繩跨過一個定滑輪,一邊系住一個敞口輕質容器,內裝240gmg,另一邊為一重物m,所有摩擦均不計,開始時系統處于平衡狀態,將容器中的mg點燃,則燃過后,兩者的運動狀態發生改變,問全部燃燒完后,兩者的加速度分別是多少?(假設mg先與o2反應)。
【解題思路】 mg燃燒后生成mgo,平衡被打破,可假設繩子的拉力為t,為兩者分別作受力分析,解出t,a。
nmg=240/24=10(mol)
2mg+o2=2mgo,得生成mgo的物質的量nmgo=10(mol)
其質量 m=10×40=400(g)
設此時兩者加速度大小為a,繩的拉力為t。對容器作用受力分析有mg一t=ma……①
對重物作受力分析有 t-mg=ma………②
聯立①、②代入數值解之得。 t=2940(n) a=2.45(m/s2)
故容器的加速度為2.45m/s2,方向向下;重物的加速度為2.45m/s2,方向向上。
規律方法
1、牛頓定律應用的基本方法
【例5】慣性制導系統已廣泛應用于彈道式導彈工程中,這個系統的重要元件之一是加速度計.加速度計的構造原理的示意圖如圖所示.沿導彈長度方向安裝在固定光滑桿上的滑塊m,滑塊兩側分別與勁度系數均為k的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定壁相連.滑塊原來靜止,彈簧處于自然長度,滑塊上有指針,可通過標尺測出滑塊的位移,然后通過控制系統進行制導.設某段時間內導彈沿水平方向運動,指針向左偏離o點的距離為s,則這段時間內導彈的加速度( d )