牛頓運(yùn)動(dòng)定律
設(shè)小球處在剛離開(kāi)斜面或剛不離開(kāi)斜面的臨界狀態(tài)(n剛好為零)時(shí)斜面向右的加速度為a0,此時(shí)對(duì)小球由牛頓第二定律得
tcosθ=ma0………① tsinθ-mg=0………②
由①②式解得a0=gctgθ=7.5m/s2.
由于斜面的加速度a=10m/s2>a0,可知小球已離開(kāi)斜面.則
t= =2.83 n, n=0.
說(shuō)明:若斜面體向左加速運(yùn)動(dòng),小球及繩將可能處于何種狀態(tài)?斜面體對(duì)地面的壓力在向右加速和向左加速時(shí)比(m+m)g大還是小?
【例3】如圖,車(chē)廂中有一傾角為300的斜面,當(dāng)火車(chē)以10m/s2的加速度沿水平方向向左運(yùn)動(dòng)時(shí),斜面上的物體m與車(chē)廂相對(duì)靜止,分析物體m所受摩擦力的方向.
解析:方法一:m受三個(gè)力作用,重力mg、彈力 n、靜摩擦力f. f的方向難以確定.我們先假設(shè)這個(gè)力不存在,那么如圖,mg與n只能在水平方向產(chǎn)生mg tgθ的合力,此合力只能產(chǎn)生gtg300= g的加速度,小于題目給定的加速度,故斜面對(duì)m的靜摩擦力沿斜面向下.
方法二:假定m所受的靜摩擦力沿斜面向上.將加速度a正交分解,沿斜面方向根據(jù)牛頓定律有mgsin300一f=macos300
解得f=5(1一 )m,為負(fù)值,說(shuō)明f的方向與假定的方向相反,應(yīng)是沿斜面向下.
說(shuō)明:極端分析法、特值分析法、臨界分析法、假設(shè)法等都是解答物理題時(shí)常用到的思維方法.望同學(xué)們結(jié)合平時(shí)的解題訓(xùn)練,認(rèn)真地體會(huì)各種方法的實(shí)質(zhì)、特點(diǎn),總結(jié)每種方法的適用情境.
規(guī)律方法
1、連接體的求解方法
【例4】如圖所示,a,b并排緊貼著放在光滑的水平面上,用水平力f1 ,f2同時(shí)推a和b.如f1=10n,f2=6n,ma<mb,則a,b間的壓力可能為( ab )
a. 9 n; b. 9.5 n;c. 11 n; d. 7 n;
解:設(shè)a,b間的壓力為n,對(duì)a,b分別應(yīng)用牛頓第二定律得
f1一n= maa………①
n一f2=mba………② 由①②式得n=8+
物體的質(zhì)量只能大于零,即ma>0,mb>0,由此可知 .
由③式可推出n>8 'n.綜上分析得8 n<n<10 n; 故答案:ab
【例5】如圖所示,等臂天平左端掛一質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪,跨過(guò)滑輪的輕繩,兩端各拴一物體a和b.已知物體b的質(zhì)量mb=3kg,欲使天平平衡,物體c的質(zhì)量可能為()
a. 3 kg ;b. 9 kg; c. 12 kg ; d. 15 kg
解:設(shè)繩的拉力為t,對(duì)物體a,b,分別由牛頓第二定律有
mbg一t=mba,①
t-mag=maa.②
由①②式得 ;對(duì)物體c,由平衡條件有
當(dāng)ma→o時(shí),有mc=0
當(dāng)ma→∞時(shí),有mc=4mb=12 kg
得0<mc<12kg;,故選項(xiàng)a、b正確
“利用區(qū)間解選擇題”,對(duì)有些物理選擇題,若能夠相應(yīng)的物理規(guī)律,確定出所求物理量的取值范 反復(fù)推論便可迅速求解,這是一種重復(fù)的解題方法: