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物理学习指导:连接体间相互作用力推论式及其应用

(2011-06-22 08:24:01)
标签:

物理学习指导

连接体

相互作用力

推论式

应用

分类: 物理综合学习指导

    通常情况下,我们是在分析物体受力基础上运用牛顿第二定律列式求得连接体或叠体间相互作用力的。由于受力分析过程中容易出现漏力,所以计算结果时常出现错误。为避免繁琐的受力分析和列式计算,我们可以运用牛顿第二定律,推导出一个有关于连接体(或叠体)间弹力大小的推论式,并运用这一式子快速求得连接体或叠体间作用力的大小。

     http://s1/middle/811ca27607706982d4c00&690      http://s8/middle/811ca2764a641f1d5c047&690    http://s4/middle/811ca2764a641f1e2e7c3&690

            图 1                    图 2                       图3

    如图1、2、3所示,设两物体间平行于运动平面的弹力大小为http://s2/middle/811ca27607706985b1d61&690及重力的其余外力的合力,并且两力反向,则

      http://s16/middle/811ca2764a641f3a047af&690    (1)

     http://s11/middle/811ca2764a641f3b4533a&690            (2)

     由(1)、(2)二式可得:

    http://s15/middle/811ca2764a641f3ebd5ee&690                      (3)

    从(3)式可以看出:平行于运动方向的两物体间相互作用的弹力http://s11/middle/811ca2764a641f4c8a98a&690倍。

    运用该推论式求解连接体或叠体间相互作用的弹力时,应注意以下几点:

   (1)两物体间弹力http://s10/middle/811ca2764a641f5247309&690大小与物体重力、斜面倾角、物体加速度大小及方向无关。

   (2)若物理习题中力http://s9/middle/811ca2764a641f58eeb58&690取负值代入推论式即可。

   (3)对于图1和图3,如果接触面粗糙,但动摩擦因数相同,即便考虑了摩擦力,也即(1)(2)两式再加入摩擦力,最终得出的表达式还是(3)式。这说明两物体间弹力http://s9/middle/811ca2764a641f5a242e8&690大小与物体重力、所受摩擦力、斜面倾角、物体加速度大小及方向无关。

   (4)对于图1、图3,如果物体与地面、斜面的动摩擦因数不同,只要我们将摩擦力视为物体的所受拉力(或推力)http://s13/middle/811ca2764a641f5ee817c&690的含义就不再是单纯的一个拉力或推力,而是拉力(或推力)与摩擦力的合力。

    (5)对于图2,如果斜面不光滑,我们只需将斜面摩擦力视http://s13/middle/811ca2764a641f5ee817c&690的一部分,(3)式仍然成立。

  例1(95年全国高考题)如图4,质量为http://s4/middle/811ca2764a641f71fbba3&690时,A、B间摩擦力的大小等于

   (A) 0;     (B) http://s12/middle/811ca2764a641f615ad1b&690

  (C)http://s2/middle/811ca2764a641f748a7b1&690.                      图4

  解:将图4与图2对比可知,http://s14/middle/811ca2764a641f79425cd&690,选项(D)正确。

  例2 如图5所示,质量为http://s15/middle/811ca2764a641f8875c4e&690的作用下,A、B作加速运动,A对B的作用力为。

  http://s6/middle/811ca2764a641f7e80ad5&690

       图5

  解:将图5和图1对比可知http://s11/middle/811ca2764a641f976d23a&690

   例3 如图6所示,质量分别为http://s9/middle/811ca2764a641fa42ba68&690的两个同种材料的物体用轻杆相连置于固定的斜面上,则

  (A)若斜面光滑,当http://s15/middle/811ca2760770699129a4e&690

  (B)若它们静止在斜面上,http://s12/middle/811ca2764a641fadb5f7b&690无相互作用力;

  (C)当它们共同下滑时,若http://s10/middle/811ca2764a641fb4707a9&690

  (D)以上说法都不对。

   http://s16/middle/811ca2764a641f99c8daf&690

       图6 

  解:若斜面光滑,则http://s5/middle/811ca2764a641fb547e54&690.

  故 http://s4/middle/811ca2764a641fb5d0043&690

  若斜面粗糙,则http://s8/middle/811ca2764a641fbc12c97&690.

  故 http://s9/middle/811ca27607706992da998&690

  无论斜面光滑还是粗糙,物体运动还是静止,http://s11/middle/811ca2764a641fc1ad02a&690间都无作用力。选项(B)正确。

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