高一物理牛頓第二定律典型例題答案及講解-資料下載頁
2025-08-05 18:27本頁面
【正文】 【解】末態(tài)時對物塊受力分析如圖2依物塊的平衡條件和胡克定律F1+F2′=mg （1） 初態(tài)時，彈簧2彈力F2 = mg = k2△x2（2） 式（3）代入式（1）可得 由幾何關(guān)系d=△x1+△x2△x2′ （4） 【說明】 從前面思路分析可知，復(fù)雜的物理過程，實質(zhì)上是一些簡單場景的有機結(jié)合．通過作圖，把這個過程分解為各個小過程并明確各小過程對應(yīng)狀態(tài)，畫過程變化圖及狀態(tài)圖等，然后找出各狀態(tài)或過程符合的規(guī)律，難題就可變成中檔題，思維能力得到提高?！ ≥p質(zhì)彈簧這種理想模型，質(zhì)量忽略不計，由于撤去外力的瞬時，不會立即恢復(fù)形變，所以在牛頓定律中，經(jīng)常用到；并且由于彈簧變化時的狀態(tài)連續(xù)性，在動量等知識中也經(jīng)常用到，這在高考中屢見不鮮． 【例12】如圖1所示，在傾角α=60176。的斜面上放一個質(zhì)量m的物體，用k=100N/m的輕彈簧平行斜面吊著．發(fā)現(xiàn)物體放在PQ間任何位置恰好都處于靜止?fàn)顟B(tài)，測得AP=22cm，AQ=8cm，則物體與斜面間的最大靜摩擦力等于多少？ 物體位于Q點時，彈簧必處于壓縮狀態(tài)，對物體的彈簧TQ沿斜面向下；物體位于P點時，彈簧已處于拉伸狀態(tài)，對物體的彈力Tp沿斜面向上．P，Q兩點是物體靜止于斜面上的臨界位置，此時斜面對物體的靜摩擦力都達到最大值fm，其方向分別沿斜面向下和向上． 【解】 作出物體在P、Q兩位置時的受力圖（圖2），設(shè)彈簧原長為L0，則物體在Q和P兩處的壓縮量和伸長量分別為x1=L0AQ，x2=APL0． 根據(jù)胡克定律和物體沿斜面方向的力平衡條件可知：kx1 =k（L0AQ）=fm mgsinα，kx2 =k（APL0）=fm + mgsinα． 聯(lián)立兩式得 【說明】 題中最大靜摩擦力就是根據(jù)物體的平衡條件確定的，所以畫出P、Q兩位置上物體的受力圖是至關(guān)重要的． 【例13】質(zhì)量均為m的四塊磚被夾在兩豎直夾板之間，處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖1。試求磚3對磚2的摩擦力?！ 菊`解】隔離磚“2”，因有向下運動的趨勢，兩側(cè)受摩擦力向上， 【正確解答】先用整體法討論四個磚塊，受力如圖2所示。由對稱性可知，磚“1”和“4”受到的摩擦力相等，則f=2mg；再隔離磚“1”和“2”，受力如圖3所示，不難得到f′=0?！ 惧e因分析與解題指導(dǎo)】[誤解]憑直覺認(rèn)為“2”和“3”間有摩擦，這是解同類問題最易犯的錯誤。對多個物體組成的系統(tǒng)內(nèi)的靜摩擦力問題，整體法和隔離法的交替使用是解題的基本方法?！ ”绢}還可這樣思考：假設(shè)磚“2”與“3”之間存在摩擦力，由對稱性可知，f23和f32應(yīng)大小相等、方向相同，這與牛頓第三定律相矛盾，故假設(shè)不成立，也就是說磚“2”與“3”之間不存在摩擦力?！ ±脤ΨQ性解題是有效、簡便的方法，有時對稱性也是題目的隱含條件。本題磚與磚、磚與板存在五個接觸面，即存在五個未知的摩擦力，而對磚“1”至“4”只能列出四個平衡方程。如不考慮對稱性，則無法求出這五個摩擦力的具體值。
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