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1、-高一物理必修一_人教版_知识点总结修改-第 23 页物理必修一知识点总结第一章 运动的描述第一节 质点、参考系和坐标系质点(1)没有形状、大小,而具有质量的点。(2)质点是一个理想化的物理模型,实际并不存在。(3)一个物体能否看成质点,并不取决于这个物体的大小,而是看在所研究的问题中物体的形状、大小和物体上各部分运动情况的差异是否为可以忽略的次要因素,要具体问题具体分析。参考系(1)物体相对于其他物体的位置变化,叫做机械运动,简称运动。(2)在描述一个物体运动时,选来作为标准的(即假定为不动的)另外的物体,叫做参考系。对参考系应明确以下几点:对同一运动物体,选取不同的物体作参考系时,对物体的
2、观察结果往往不同的。在研究实际问题时,选取参考系的基本原则是能对研究对象的运动情况的描述得到尽量的简化,能够使解题显得简捷。因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动,所以通常取地面作为参照系坐标系定义:在某一问题中确定坐标的方法,就是该问题所用的坐标系。第二节 时间和位移时刻和时间间隔在表示时间的数轴上,时刻用点表示,时间间隔用线段表示。路程和位移路程(1) 路程是质点运动轨迹的长度。(2)路程是标量,它是质点运动轨迹的长度。因此其大小与运动路径有关。位移(1) 位移是表示质点位置变化的物理量。(2) 位移是矢量,可以用以初位置指向末位置的一条有向线段来表示。因此,位移的大小等于物体的初位置到末
3、位置的直线距离。异同(1) 一般情况下,运动物体的路程与位移大小是不同的。只有当质点做单一方向的直线运动时,路程与位移的大小才相等。(2) 在研究机械运动时,位移才是能用来描述位置变化的物理量。路程不能用来表达物体的确切位置。比如说某人从O点起走了50m路,我们就说不出终了位置在何处。矢量和标量矢量既有大小又有方向。标量只有大小没有方向。直线运动的位置和位移公式:x=x1-x2第三节 运动快慢的描述速度坐标与坐标的变化量公式:t=t2-t1速度定义:用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物体运动的快慢。公式:v=x/t单位:米每秒(m/s)(国际单位制)速度是矢量,既有大小,又有方向。速度的大
4、小在数值上等于单位时间内物体位移的大小,速度的方向也就是物体运动的方向。平均速度和瞬时速度平均速度物体在时间间隔内的平均快慢程度。(一个作变速运动的物体,如果在一段时间t内的位移为s, 则我们定义v=s/t为物体在这段时间(或这段位移)上的平均速度。平均速度也是矢量,其方向就是物体在这段时间内的位移的方向。)瞬时速度瞬时速度是指运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。从物理含义上看,瞬时速度指某一时刻附近极短时间内的平均速度。速率瞬时速度的大小。第四节 实验:用打点计时器测速度电磁打点计时器电火花计时器练习使用打点计时器用打点计时器测量瞬时速度用图象表示速度速度时间图像(v-t图象):描述速度
5、v与时间t关系的图象。第五节 速度变化快慢的描述加速度加速度定义:速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。公式:a=v/t单位:米每二次方秒(m/s2)加速度方向与速度方向的关系在直线运动中,如果速度增加,加速度的方向与速度的方向相同;如果速度减小,加速度的大方向与速度的方向相反。从v-t图象看加速度从曲线的倾斜程度就饿能判断加速度的大小。第二章 匀变速直线运动的研究第一节 实验:探究小车速度随时间变化的规律进行实验处理数据作出速度时间图象第二节 匀变速直线运动的速度与时间的关系加速度(1)加速度的定义:加速度是表示速度改变快慢的物理量,它等于速度的改变量跟发生这一改变量所用时间的比值,定义
6、式:a=(2)加速度是矢量,它的方向是速度变化的方向匀变速直线运动沿着一条直线,且加速度不变的运动。图像1234650V/ms-1t/s23451678速度与时间的关系式速度公式:v=v0+at第三节 匀变速直线运动的位移与时间的关系匀速直线运动的位移位移公式:x=vt匀变速直线运动的位移位移公式:x=v0t+at2/2第四节 匀变速直线运动的位移与速度的关系公式:v2-v02=2ax第五节 自由落体运动自由落体运动定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。自由落体加速度(重力加速度)定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度。用g表示。一般的计算
7、中,可以取g2或g=10m/s2公式:v=gth=gt2/2v2=2ghh=gT2第六节 伽利略对自由落体运动的研究绵延两千年的错误逻辑的力量猜想与假说实验验证伽利略的科学方法第三章 相互作用第一节 重力 基本相互作用力和力的图示力定义:物体与物体之间的相互作用。单位:牛顿,简称牛(N)。力不能脱离物体而独立存在。物体间的作用是相互的。力作用于物体产生的两个作用效果。使受力物体发生形变或使受力物体的运动状态发生改变。力的分类按照力的性质命名:重力、弹力、摩擦力等。按照力的作用效果命名:拉力、推力、压力、支持力、动力、阻力、浮力、向心力等。力的图示定义:可以用带箭头的线段表示力。它的长短表示力的
8、大小,它的指向表示力的方向,箭尾(或箭头)表示力的作用点,线段所在的直线叫做力的作用线。重力重力定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。地球上的物体受到重力,施力物体是地球。重力的方向总是竖直向下的。公式:G=mg重力是矢量,既有大小,又有方向。重心定义:一个物体各部分受到的重力作用集中的一点。质量均匀分布的物体,常称均匀物体,中心的位置只跟物体的形状有关。质量分布不均匀的物体,中心的位置除了跟物体的形状有关,还跟物体内质量的分布有关。四种基本相互作用万有引力强相互作用弱相互作用电磁相互作用第二节 弹力弹性形变和弹力形变定义:物体在力的作用下形状或体积发生改变。弹性形变:物体在形变后能恢复原状的
9、形变。弹力定义:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生的力的作用。产生弹力必须具备两个条件:两物体直接接触;两物体的接触处发生弹性形变。弹性限度:物体受到外力作用,在内部所产生的抵抗外力的相互作用力不超过某一极限值时,若外力作用停止,其形变可全部消失而恢复原状,这个极限值称为“弹性限度”。产生弹力的物体是发生弹性形变的物体。方向:垂直于接触面,指向形变物体恢复原状的方向。绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向,在分析拉力方向时应先确定受力物体。相互接触的物体是否存在弹力的判断方法:如果物体间存在微小形变,不易觉察,这时可用假设法进行判定.几种弹力压力和支持力拉力胡克定律
10、弹力的大小跟形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力随之消失。公式:F=kxk弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米(N/m)。第三节 摩擦力摩擦力:连个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上所产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。滚动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。静摩擦力定义:两个物体之间只有相对运动趋势,而没有相对运动时产生的摩擦力。方向:沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反。摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向成一定夹角。大小范围: O0表示加速,a0表示减速)、 图线纵坐标的截距表示t=0时刻的速
11、度(即初速度)、 图线与横坐标所围的面积表示相应时间内的位移。在t轴上方的位移为正,在t轴下方的位移为负。某段时间内的总位移等于各段时间位移的代数和。、 两图线相交表示两物体在这一时刻速度相同、 比较两物体运动加速度大小的关系补充:匀速直线运动和匀变速直线运动的比较种类联系区别(特点)匀直线运动1、匀速直线运动是匀变速直线运动的一种特殊形式。2、当物体运动的加速度为零时,物体做匀速直线运动。V=恒量a=0匀变速直线运动a=恒量= =a与V0同向为加速a与V0反向为减速补充:速度与加速度的关系1、速度与加速度没有必然的关系,即: 速度大,加速度不一定也大; 加速度大,速度不一定也大; 速度为零,
12、加速度不一定也为零; 加速度为零,速度不一定也为零。2、当加速度a与速度V方向的关系确定时,则有:若a 与V方向相同时,不管a如何变化,V都增大。若a 与V方向相反时,不管a如何变化,V都减小。【例1】物体沿直线向同一方向运动,通过两个连续相等的位移的平均速度分别为v1=10m/s和v2=15m/s,则物体在这整个运动过程中的平均速度是多少?【分析与解答】设每段位移为s,由平均速度的定义有 =12m/s例2】一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为v1=4m/s,1S后速度大小为v2=10m/s,在这1S内该物体的加速度的大小为多少?【分析与解答】根据加速度的定义, 题中v0=4m/s,t=1
13、s当v2与v1同向时,得=6m/s2 当v2与v1反向时,得=-14m/s2【例3】某著名品牌的新款跑车拥有极好的驾驶性能,其最高时速可达330km/h,0100km/h的加速时间只需要3.6s,0200km/h的加速时间仅需9.9s,试计算该跑车在0100km/h的加速过程和0200km/h的加速过程的平均加速度。【分析与解答】:根据 且 故跑车在0100km/h的加速过程故跑车在0200km/h的加速过程【例4】一架飞机水平匀速地在某同学头顶飞过,当他听到飞机的发动机声音从头顶正上方传来时,发现飞机在他前上方与地面成600角的方向上,据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍?【分析与解答】
14、设飞机在头顶上方时距人h,则人听到声音时飞机走的距离为:h/3对声音:h=v声t对飞机:h/3=v飞t解得:v飞=v声/3声点评此类题和实际相联系,要画图才能清晰地展示物体的运动过程,挖掘出题中的隐含条件,如本题中声音从正上方传到人处的这段时间内飞机前进的距离,就能很容易地列出方程求解。【例5】如图所示,声源S和观察者A都沿x轴正方向运动,相对于地面的速率分别为vS和vA空气中声音传播的速率为vp设vSvp,vAvp,空气相对于地面没有流动(1)若声源相继发出两个声信号,时间间隔为t,请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程,确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔t图1-1-1(2)请
15、利用(1)的结果,推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式例4图【分析与解答】: (1)如图所示,设为声源S发出两个信号的时刻,为观察者接收到两个信号的时刻则第一个信号经过时间被观察者A接收到,第二个信号经过时间被观察者A接收到且设声源发出第一个信号时,S、A两点间的距离为L,两个声信号从声源传播到观察者的过程中,它们运动的距离关系如图所示可得由以上各式,得(2)设声源发出声波的振动周期为T,这样,由以上结论,观察者接收到的声波振动的周期T为 。由此可得,观察者接受到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为例6】右图为某物体做匀变速直线运动的图像,求:(1)该物体3s末的
16、速度。(2)该物体的加速度。(3)该物体前6s内的位移。【分析与解答】: (1)由图可直接读出3s末的速度为6m/s。(2)at图中图线的斜率表示加速度,故加速度为。(3)at图中图线与t轴所围面积表示位移,故位移为。【例7】建筑工人安装塔手架进行高空作业,有一名建筑工人由于不慎将抓在手中的一根长5m的铁杆在竖直状态下脱落了,使其做自由落体运动,铁杆在下落过程中经过某一楼层面的时间为0.2s,试求铁杆下落时其下端到该楼层的高度?(g10m/s2,不计楼层面的厚度)【分析与解答】铁杆下落做自由落体运动,其运动经过下面某一楼面时间t=0.2s,这个t也就是杆的上端到达该楼层下落时间tA与杆的下端到
17、达该楼层下落时间tB之差,设所求高度为h,则由自由落体公式可得到:tAtBt解得h【例8】 跳伞运动员作低空跳伞表演,当飞机离地面224 m时,运动员离开飞机在竖直方向做自由落体运动.运动一段时间后,立即打开降落伞,展伞后运动员以12.5 m/s2的平均加速度匀减速下降.为了运动员的安全,要求运动员落地速度最大不得超过5 m/s.取g=10 m/s2.求:(1)运动员展伞时,离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?(2)运动员在空中的最短时间为多少?【分析与解答】:运动员跳伞表演的过程可分为两个阶段,即降落伞打开前和打开后.由于降落伞的作用,在满足最小高度且安全着地的条件下,可认
18、为vm=5 m/s的着地速度方向是竖直向下的,因此求解过程中只考虑其竖直方向的运动情况即可.在竖直方向上的运动情况如图所示.(1)由公式vT2v022as可得第一阶段:v22gh1第二阶段:v2vm22ah2又h1h2H解式可得展伞时离地面的高度至少为h299 m.设以5 m/s的速度着地相当于从高处自由下落.则= m1.25 m.(2)由公式s=v0tat2可得:第一阶段:h1gt12第二阶段:h2vt2at22又t=t1t2解式可得运动员在空中的最短时间为t=8.6 s.【例9】 以速度为10 m/s匀速运动的汽车在第2 s末关闭发动机,以后为匀减速运动,第3 s内平均速度是9 m/s,则
19、汽车加速度是_ m/s2,汽车在10 s内的位移是_ m.【分析与解答】:第3 s初的速度v010 m/s,第3.5 s末的瞬时速度vt=9 m/s推论(2)所以汽车的加速度:a= m/s22 m/s2“”表示a的方向与运动方向相反.汽车关闭发动机后速度减到零所经时间:t2= s=5 s8 s则关闭发动机后汽车8 s内的位移为:s2= m25 m前2 s汽车匀速运动:s1v0t1102 m20 m汽车10 s内总位移:s=s1s220 m25 m45 m.【例10】一列客车以v1的速度前进,司机发现前面同一轨道上有一列货车正以v2(v2s1,所以乙车能追上甲车。【例12】 火车以速度v1匀速行
20、驶,司机发现前方同轨道上相距s处有另一列火车沿同方向以速度v2(对地、且v1v2)做匀速运动,司机立即以加速度a紧急刹车.要使两车不相撞,a应满足什么条件?【分析与解答】:此题有多种解法.解法一:两车运动情况如图所示,后车刹车后虽做匀减速运动,但在其速度减小至和v2相等之前,两车的距离仍将逐渐减小;当后车速度减小至小于前车速度,两车距离将逐渐增大.可见,当两车速度相等时,两车距离最近.若后车减速的加速度过小,则会出现后车速度减为和前车速度相等之前即追上前车,发生撞车事故;若后车减速的加速度过大,则会出现后车速度减为和前车速度相等时仍未追上前车,根本不可能发生撞车事故;若后车加速度大小为某值时,
21、恰能使两车在速度相等时后车追上前车,这正是两车恰不相撞的临界状态,此时对应的加速度即为两车不相撞的最小加速度.综上分析可知,两车恰不相撞时应满足下列两方程:v1ta0t2v2tsv1a0tv2解之可得:a0.所以当a时,两车即不会相撞.解法二:要使两车不相撞,其位移关系应为v1tat2sv2t即at2(v2v1)ts0对任一时间t,不等式都成立的条件为(v2v1)22as0由此得a.解法三:以前车为参考系,刹车后后车相对前车做初速度v0v1v2、加速度为a的匀减速直线运动.当后车相对前车的速度减为零时,若相对位移s,则不会相撞.故由=s得a.【例13】下列关于力的说法中,正确的是( ) A只有
22、相互接触的两物体之间才会产生力的作用 B力是不能离开物体而独立存在的,一个力既有施力物体,又有受力物体 C一个物体先对别的物体施加力后,才能受到反作用力 D物体的施力和受力是同时的【分析与解答】 力是物体间的相互作用,不一定发生在直接接触的物体间,直接接触而发生的作用叫接触力,如弹力、摩擦力;通过场发生的作用叫场力,如重力、电场力、磁场力等。物体的施力和受力不分先后,总是同时的。正确答案为B、D【例2】关于物体的重心,以下说法正确的是 A物体的重心一定在该物体上 B形状规则的物体,重心就在其中心处 C用一根悬线挂起的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心D重心是物体上最重的一点【分析与解答】
23、重心是物体各部分的重力的合力的作用点,薄板物体的重心位置可以用悬挂法确定,其他形状的物体重心位置也可以用悬挂法想象的讨论。重心不一定在物体上,也当然不是物体中最、重的一点,故AB错,(如一根弯曲的杆,其重心就不在杆上)用悬线挂起物体处于静止时,由二力平衡原理知细线拉力必与重力等大、反向、共线,故C正确。【例14】在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为、劲度系数为k的轻弹簧连接起来,如图甲所示木块与地面间的动摩擦因数为,现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 ( )【分析与解答】:方法一 选连接体为研究对象,对它进行受力分析,其受力如图
24、乙所示对连接体整体,由三力平衡得F-Fl-F2=0,其中,F1=m1g,F2=m2g选木块2为研究对象,其受力如图丙所示,由三力平衡得F-F2-F弹=O,其中,F弹为弹簧的弹力综合以上各式得,F弹=m1g设弹簧的伸长长度为,由胡克定律得F弹=kx即x=m1g/k所以当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离为+x=+m1g/k.因而选项A正确可以说,这一解法被不少同学所采用方法二选木块l为研究对象,其受力如图丁所示,由二力平衡得F弹-F1=0,而F1=m1g,由以上两式得F弹=mlg参照方法一,所求距离是+mlg/k显然,这一创新的解法比较简单,而第一种解法是常规的却是较麻烦的解法它们是由选择的研
25、究对象不同而出现的【例15】如右图所示,质量为m的木块在倾角为的斜面上沿不同方向以不同速度Vl、V2、V3滑行时,小木块受到的滑动摩擦力多大?斜面受到的滑动摩擦力多大?(已知木块与斜面间的动摩擦因数为)【分析与解答】:(公式法)不管小木块沿斜面向哪个方向运动,其受到斜面支持力N都等于mgcos,故小木块受到的滑动摩擦力均为:f=N=mgcos木块受斜面的滑动摩擦力为f=mgcos,则由牛顿第三定律知,斜面受木块的滑动摩擦力大小也为f=mgcos【例16】如下图所示,拉力F使叠放在一起的A、B两物体以共同速度沿F方向做匀速直线运动,则 ( ) A甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用,方向与F方向相同
26、。 B甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用,方向与,方向相反 C甲、乙图中A物体均不受静摩擦力作用 D甲图中A物体不受静摩擦力作用,乙图中A物体受静摩擦力作用,方向与F方向相同【分析与解答】: 假设甲图中A物体受静摩擦力作用,则它在水平方向上受力不平衡,将不可能随B物体一起做匀速直线运动,所以A物体不受静摩擦力作用,这样就排除了A、B两项的正确性c、D两项中哪个正确,由乙图中A物体是否受静摩擦力判定假设乙图中A物体不受静摩擦力作用,则它将在其重力沿斜面的分力作用下向下滑不能随B物体保持沿斜面向上的匀速直线运动因此乙图中A物体一定受静摩擦力作用,且方向与F方向相同,c项是不正确的答案:D【例17】在
27、倾角为的斜面上,放一质量为m的光滑小球,小球被竖直的木板挡住,则球对斜面的压力为 ( )【分析与解答】:小球的重力产生两个效果:水平挤压木板;垂直斜面方向压紧斜面故可将重力沿水平方向和垂直斜面方向分解为Fl、F2如右图所示,根据平行四边形定则,可得:F=mg/cos答案:C【例18】分解一个力,若已知它的一个分力的大小和另一个分力的方向,以下正确的是 ( ) A只有唯一组解 B一定有两组解 C可能有无数组解 D可能有两组解【例19】一个底面粗糙,质量为M的劈放在粗糙水平面上,劈的斜面光滑且与水平面夹角为300,现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球,小球与斜面的夹角为30。,如图所示。 (1)当
28、劈静止时绳子中拉力大小为多少? (2)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈的支持力的岸倍,为使整个系统静止,值必须符合什么条件?【分析与解答】 (1)以水平方向为x轴,建立坐标系,并受力分析如图所示。(2)以劈和小球整体为研究对象,受力分析如图ACBF【例20】如图所示,质量为m,横截面为直角三角形的物块ABC,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力,现物块静止不动,则摩擦力的大小为_。 【分析与解】:物块ABC受到重力、墙的支持力、摩擦力及推力四个力作用而平衡,由平衡条件不难得出静摩擦力大小为ABCF【例21】如图所示,物体的质量为2kg,两根轻绳AB和AC的一端连接于竖直墙上,另一
29、端系于物体上,在物体上另施加一个方向与水平线成=600的拉力F,若要使两绳都能伸直,求拉力F的大小范围。【分析与解】:作出A受力图如图28所示,由平衡条件有:-F2-F1cos=0, Fsin+F1sin-mg=0GF2F1Fxy要使两绳都能绷直,则有:F1由以上各式可解得F的取值范围为:。【例22】 在做“验证力的平行四边形定则”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点。以下操作中错误的是 ( ) A同一次实验过程中,O位置允许变动 B实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度 C实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后
30、只需调节另一弹簧秤的大小和方向,把橡皮条另一端拉到0点 D实验中,把橡皮条的另一端拉到。点时,两个弹簧秤之间夹角应取90。,以便于算出合力大小【分析与解答】在同一次实验中两个力F。和F2的作用效果与一个力F的作用效果相同,这个力F才是F,与F2的合力,这个作用效果相同与否就是通过两次拉橡皮条时结点位置是否达到同一个位置来体现的,所以在同一次实验过程中,结点0的位置不允许变动,A选项是错误的;为使实验结果准确,实验时,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时眼睛必须正视弹簧秤的刻度,所以选项B是正确的;由力的平行四边形定则可知如果在实验中先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,那么另一弹簧秤不论沿什么
31、方向再加一个力拉结点,则第一个弹簧秤的拉力就超过它的量程,不能再继续实验了。所以必须同时用两个弹簧秤沿不同方向拉橡皮条的结点到某一位置O点,或者先将一个弹簧秤沿某一方向拉橡皮条,使它的示数指某一中间值,再用男一个弹簧秤拉结点,调节两者示数的大小和方向,才能把橡皮条的结点拉到某一位置。点,所以选项C也是错误的;选项D也是错误的,因为本实验的目的是用实验验证平行四边形定则,所以实验结果不能用平行四边形定则计算。 本题要求谜错误的选项,应为A、C、D。【例23】 火车在长直水平轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起,发现仍落回到车上原处,这是因为 ( ) A人跳起后,厢内空气给他以向前的力
32、,带着他随同火车一起向前运动 B人跳起的瞬间,车厢的地板给他一个向前的力,推动他随同火车一起向前运动 C人跳起后,车在继续向前运动,所以人落下后必定偏后一些,只是由于时间很短,偏后距离太小,不明显而已 D人跳起后直到落地,在水平方向上人和车具有相同的速度 【分析与解答】 因为惯性的原因,火车在匀速运动中火车上的人与火车具有相同的水平速度,当人向上跳起后,仍然具有与火车相同的水平速度,人在腾空过程中,由于只受重力,水平方向速度不变,直到落地,选项D正确。【例24】 如图所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为,L2水平拉直,物体处于平衡
33、状态,现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。【分析与解答】 剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即将作圆周运动,所以其加速度方向必和L1垂直,L1中的弹力发生突变,弹力和重力的合力与L1垂直;可求出瞬间加速度为a=gsin。 (2)若将图中的细线L1,改变为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图所示,其他条件不变,求解的步骤和结果与例3相同吗?【例25】 将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示,在箱的上顶板和下顶板安有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2.0m/s2的加速度作竖直向上的匀减速运动时,上顶板的传感器显示的压力为6.ON,下顶板的传感器显示的压力为10.ON,g取10
34、m/s2 (1)若上顶板的传感器的示数是下顶板的传感器示数的一半,试判断箱的运动情况。 (2)要使上顶板传感器的示数为O,箱沿竖直方向的运动可能是怎样的?【分析与解答】 以金属块为研究对象,设金属块的质量为m,根据牛顿第二定律,有F2+mg-F1=ma 解得m=O.5kg (1)由于上顶板仍有压力,说明弹簧的长度没有变化,因此弹簧弹力仍为lO.ON,可见上顶板的压力是5N,设此时的加速度为a1,根据牛顿第二定律,有 F1-F1/2-mg=mal, 即得a1=O,即此时箱静止或作匀速直线运动。 (2)要想上顶板没有压力,弹簧的长度只能等于或小于目前的长度,即下顶板的压力只能等于或大干10.ON,这时金属块的加速度为a2,应满足 ma210.O-mg 得a210m/s2,即只要箱的加速度为向上,等于或大于10m/s2(可以向上作加速运动,也可以向下作减速运动),上顶板的压力传感器示数为零。【例26】 如图所示,光滑的水平桌面上放着一个长为L的均匀直棒,用水平向左的拉力F作用在棒的左端。则棒的各部分相互作用的力沿棒长向左的变化规律是_。 【分析与解答】本题研究棒内各部分间的相互作用