牛頓運(yùn)動(dòng)定律
(3)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),根據(jù)傳送帶速度v的大小,由下列五種情況:
①若v=va,工件滑上傳送帶時(shí),工件與傳送帶速度相同,均做勻速運(yùn)動(dòng),工件到達(dá)b端的速度vb=va
②若v≥ ,工件由a到b,全程做勻加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)b端的速度vb= =5 m/s.
③若 >v>va,工件由a到b,先做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度增加到傳送帶速度v時(shí),工件與傳送帶一起作勻速運(yùn)動(dòng)速度相同,工件到達(dá)b端的速度vb=v.
④若v≤ 時(shí),工件由a到b,全程做勻減速運(yùn)動(dòng),到達(dá)b端的速度
⑤若va>v> ,工件由a到b,先做勻減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度減小到傳送帶速度v時(shí),工件與傳送帶一起作勻速運(yùn)動(dòng)速度相同,工件到達(dá)b端的速度vb=v。
說明:(1)解答“運(yùn)動(dòng)和力”問題的關(guān)鍵是要分析清楚物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,弄清所給問題的物理情景.(2)審題時(shí)應(yīng)注意由題給條件作必要的定性分析或半定量分析.(3)通過此題可進(jìn)一步體會(huì)到,滑動(dòng)摩擦力的方向并不總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng).而是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),它可能是阻力,也可能是動(dòng)力.
【例4】質(zhì)量為m的物體放在水平地面上,受水平恒力f作用,由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過ts后,撤去水平拉力f,物體又經(jīng)過ts停下,求物體受到的滑動(dòng)摩擦力f.
解析:物體受水平拉力f作用和撤去f后都在水平面上運(yùn)動(dòng),因此,物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)磨擦力f大小恒定.我們將物體的運(yùn)動(dòng)分成加速和減速兩個(gè)階段來(lái)分析時(shí),兩段的加速度均可以用牛頓第二定律得出,然后可由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求出加速度之間的關(guān)系,從而求解滑動(dòng)摩擦力.
分析物體在有水平力f作用和撤去力f以后的受力情況,根據(jù)牛頓第二定律f合=ma,
則加速階段的加速度a1=(f-f)/m………①
經(jīng)過ts后,物體的速度為v=a1t………②
撤去力f后,物體受阻力做減速運(yùn)動(dòng),其加速度a2=f/m………③
因?yàn)榻?jīng)ts后,物體速度由v減為零,即0=2一a2t………④
依②、④兩式可得a1=a2,依①、③可得(f-f)/m= f/m
可求得滑動(dòng)摩擦力f=½f 答案:½f
規(guī)律方法
1、 瞬時(shí)加速度的分析
【例5】如圖(a)所示,木塊a、b用輕彈簧相連,放在懸掛的木箱c內(nèi),處于靜止?fàn)顟B(tài),它們的質(zhì)量之比是1:2:3。當(dāng)剪斷細(xì)繩的瞬間,各物體的加速度大小及其方向?
【解析】設(shè)a的質(zhì)量為m,則b、c的質(zhì)量分別為2m、3m
在未剪斷細(xì)繩時(shí),a、b、c均受平衡力作用,受力如圖(b)所示。剪斷繩子的瞬間,彈簧彈力不發(fā)生突變,故fl大小不變。而b與c的彈力怎樣變化呢?首先b、c間的作用力肯定要變化,因?yàn)橄到y(tǒng)的平衡被打破,相互作用必然變化。我們沒想一下b、c間的彈力瞬間消失。此時(shí)c 做自由落體運(yùn)動(dòng),ac=g;而b受力f1和2mg,則ab=(f1+2mg)/2m>g,即b的加速度大于c的加速度,這是不可能的。因此 b、c之間仍然有作用力存在,具有相同的加速度。設(shè)彈力為n,共同加速度為a,則有
f1+2mg-n=2ma …………① 3mg+n =3ma ……………② f1=mg
解答 a=1.2, n=0•6 mg
所以剪斷細(xì)繩的瞬間,a的加速度為零;b。c加速度相同,大小均為1.2g,方向豎直向下。