高中物理總復習牛頓運動定律(編輯修改稿)
2024-12-17 06:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 僅受靜摩擦力作用，而 整體中只有木塊的加速度有水平方向的分量 ?？梢韵惹蟪瞿緣K的加速度 ? ???? c o ssin ?? ga ，再在水平方向?qū)|(zhì)點組用牛頓第二定律，很容易得到： ???? c o s)c o s( s in ?? mgFf 如果給出斜面的質(zhì)量 M，本題還可以求出這時水平面對斜面的支持力大小為： FN=Mg+mg(cosα +μ sinα )sinα ，這個值小于靜止時水平面對斜面的支持力。 例 7. 如圖所示， mA=1kg， mB=2kg， A、 B間靜摩擦力的最大值是 5N，水平面光滑。用水平力 F拉 B，當拉力大小分別是 F=10N和 F=20N時，A、 B 的加速度各多大？ 解：先確定臨界值，即剛好使 A、 B發(fā)生相對滑動的 F值。當 A、 B間的靜摩 擦力達到 5N 時，既可以認為它們?nèi)匀槐３窒鄬o止，有共同的加速度，又可以認為它們間已經(jīng)發(fā)生了相對滑動， A在滑動摩擦力作用下加速運動。這時以 A為對象得到 a =5m/s2；再以 A、 B系統(tǒng)為對象得到 F =（ mA+mB） a =15N ⑴當 F=10N15N 時， A、 B 一定仍相對靜止，所以 2BABA / s???? mmFaa ⑵當 F=20N15N 時， A、 B 間一定發(fā)生了相對滑動，用質(zhì)點組牛頓第二定律列方程：BBAA amamF ?? ，而 a A =5m/s2，于是可以得到 a B =2 例 8. 長 L 的輕桿兩端分別固定有質(zhì)量為 m 的小鐵球，桿的三等分點 O處有光滑的水平轉(zhuǎn)動軸。用手將該裝置固定在桿恰好水平的位置，然后由靜止釋放，當桿到達豎直位置時，求軸對桿的作用力 F的大小和方向。 解：根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒可求出小球 1 在最高點的速度 v：mg??L=mg??L+?mv2+?m(2v)2， 在豎直位置 對系統(tǒng)用牛頓第二定律 ，以向下為正方向，設軸對系統(tǒng)的作用力 F 向上，? ?3/2 23/2 22 L vmLmvFmg ??? ，得到 F= 五、向心力和向心加速度（牛頓第二定律在圓周運動中的應用） 勻速圓 周運動 物體所受的合力為向心力 “向心力”是一種效果力。任何一個力，或者幾個力的合力，或者某一個力的某個分力，只要其 效果是使物體做勻速圓周運動 的，都可以作為向心力。 ，當做圓周運動物體所受的合力不指向圓心時，可以將它沿半徑方向和切線方向正交分解，其 沿半徑方向的分力為向心力，只改變速度的方向，不改變速度的大小 ；其 沿切線方向的分力為切向力，只改變速度的大小，不改變速度的方向 。分別與它們相應的 向心加速度描述速度方向變化的快慢，切向加速度描述速度大小變化的快慢 。 做圓周運動物體所受的向心力和向心加 速度的關系同樣遵從牛頓第二定律： Fn=man在列方程時，根據(jù)物體的受力分析，在方程左邊寫出 外界給物體提供的合外力 ，右邊寫出 物體需要的向心力 （可選用 RTmRmRmv 222 2 ?????? ?? 或或等各種形式）。 O 1 2 α A B F 20202020 年度第一階段高考總復習 18 如果沿半徑方向的合外力大于做圓周運動所需的向心力，物體將做向心運動，半徑將減小；如果沿半徑方向的合外力小于做圓周運動所需的向心力，物體將做離心運動，半徑將增大。 圓錐擺是運動軌跡在水平面內(nèi)的一種典型的勻速圓周運動。其特點是由 物體所受的重力與彈力的合力充當向心力 ， 向心力的方向水平 。也 可以說是其中 彈力的水平分力提供向心力（彈力的豎直分力和重力互為平衡力）。 例 9. 小球在半徑為 R 的光滑半球內(nèi)做水平面內(nèi)的勻速圓周運動，試分析圖中的 θ （小球與半球球心連線跟豎直方向的夾角）與線速度 v、周期 T的關系。（小球的半徑遠小于 R。） 解：小球做勻速圓周運動的圓心在和小球等高的水平面上（不在半球的球心），向心力 F是重力 G和支持力 N的合力，所以重力和支持力的合力方向必然水平。如圖所示有： 22 s ins intan ???? mRR mvmg ?? ，由此可得： ghgRTgRv ????? 2c os2,s i ntan ???，（式中 h 為小球軌道平面到 球心的高度）?？梢姡?越大（即軌跡所在平面越高）， v越大， T越小。 本題的分析方法和結(jié)論 同樣適用于圓錐擺、火車轉(zhuǎn)彎、飛機在水平面內(nèi)做勻速圓周飛行等在水平面內(nèi)的勻速圓周運動的問題 。共同點是由重力和彈力的合力提供向心力，向心力方向水平。 這類問題的特點是：由于機械能守恒，物體做圓周運動的速率時刻在改變，物體在最高點處的速率最小，在最低點處的速率最大。物體在最低點處向心力向上，而重力向下，所以彈力必然向上且大于重力；而在最高點處， 向心力向下，重力也向 下，所以彈力的方向就不能確定了 ，要分三種情況進行討論。 ⑴ 彈力只可能向下 ，如繩拉球。這種情
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