牛頓運動定律
a、方向向左,大小為ks/m
b、方向向右,大小為ks/m
c、方向向左,大小為2ks/m
d、方向向右,大小為2ks/m
解析:原來物體不受彈簧彈力,當指針向左偏轉s,右邊彈簧被拉長s,左邊彈簧產生向右推力ks,右邊彈簧產生向右拉力ks,合力為2ks,所以導彈的加速度為a=2ks/m,方向向右。
【例6】如圖所示,放在水平地面上的木板長1米,質量為2kg,b與地面間的動摩擦因數為 0.2.一質量為3kg的小鐵塊a放在b的左端,a、b之間的動摩擦因數為0.4.當a以3m/s的初速度向右運動后,求最終a對地的位移和a對b的位移.
【解析】a在摩擦力作用下作減速運動,b在上、下兩個表面的摩擦力的合力作用下先做加速運動,當a、b速度相同時,a、b立即保持相對靜止,一起向右做減速運動.
a在b對它的摩擦力的作用下做勻減速運動 aa=-μag=一4m/s2
b在上、下兩個表面的摩擦力的合力作用下做勻加速運動
ab= =lm/s2 a相對b的加速度 a相=aa-ab=-5m/s2
當a相對b的速度變為零時,a在b上停止滑動,在此過程中,a對b的位移s相= = =0.9m
a從開始運動到相對靜止經歷的時間t= =0.6m/s2
在此時間內b的位移sb=½abt2=½×1×0.62=0.18m
a、b相對靜止時的速度 v=abt=1×0.6m/s=0.6m/s
隨后a、b一起以a/=-μbg=-2m/s2作勻減速運動直至停止,這段時間內的位移
s/= = =0.09m
綜上所述.在整個運動過程中a對地的位移 sa=sb十s相+s/=(0.18+0.9+0.09)m=l.17m
2、超重與失重狀態的分析
在平衡狀態時,物體對水平支持物的壓力(或對懸繩的拉力)大小等于物體的重力.當物體的加速度豎直向上時,物體對支持物的壓力大于物體的重力,由f-mg=ma得f=m(g+a)>mg,這種現象叫做超重現象;當物體的加速度豎直向下時,物體對支持物的壓力小于物體的重力,mg-f=ma得f=m(g-a)<mg,這種現象叫失重現象.特別是當物體豎直向下的加速度為g時,物體對支持物的壓力變為零,這種狀態叫完全失重狀態.
對超重和失重的理解應當注意以下幾點:
(1)物體處于超重或失重狀態時,只是物體的視重發生改變,物體的重力始終存在,大小也沒有變化,因為萬有引力并沒有改變.
(2)發生超重或失重現象與物體的速度大小及方向無關,只決定于加速度的方向及大小.
(3)在完全失重的狀態下,平常一切由重力產生的物理現象都會完全消失,如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產生向下的壓強等。
【例7】將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中,如圖所示,在箱的上頂板和下頂板裝有壓力傳感器,箱可以沿豎直軌道運動,當箱以a=2.0m/s2的加速度豎直向上作勻減速運動時,上頂板的壓力傳感器顯示的壓力為6.0 n,下底板的壓力傳感器顯示的壓力為10.0 n。 (g取10m/s2)
(1)若上頂板的壓力傳感器的示數是下底板的壓力傳感器的示數的一半,試判斷箱的運動情況;
(2)要使上頂板的壓力傳感器的示數為零,箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的?