2、輕質(zhì)直桿僅兩端受力時(桿處于平衡狀態(tài))的特點(diǎn):這兩個力必然沿桿的方向且大小相等。
[定義]:在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為0。
師:同學(xué)們能列舉生活中物體處于平衡狀態(tài)的實例嗎?
生:很多。如桌上的書、吊著的電燈、做勻速直線運(yùn)動的汽車等等。
師:豎直上拋運(yùn)動的物體到達(dá)最高點(diǎn)的瞬間是否處于平衡狀態(tài)?
生:不是!因為物體在最高點(diǎn)雖然速度為0,但仍受到重力,加速度仍為g,物體不能保持靜止或勻速直線運(yùn)動。
師:回答得很好!平衡狀態(tài)是指物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動,并不說若指某一時刻靜止,那這一時刻就是平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)是一個持續(xù)的過程。或平衡狀態(tài)是指加速度為0的狀態(tài)。
例1、城市中的路燈,無軌電車的供電線路等,經(jīng)常用三解形的結(jié)構(gòu)懸掛。圖為這類結(jié)構(gòu)的一種簡化模型。圖中硬桿OB可繞通過B點(diǎn)且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動,鋼索和桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量為G,角AOB等于θ,鋼索OA對O點(diǎn)的拉力和桿OB對O點(diǎn)的支持力各是多大?
1、輕質(zhì)細(xì)繩中的受力特點(diǎn):兩端受力大小相等,內(nèi)部張力處處相等。
師:今天我們繼續(xù)來學(xué)習(xí)用牛頓定律解決問題。首先請同學(xué)們回憶一個概念:平衡狀態(tài)。什么叫做平衡狀態(tài)。
生:如果一個物體在力的作用下保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài),我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。
師:物體處于平衡狀態(tài)時它的受力特點(diǎn)是什么?
生:因為牛頓定律是力與運(yùn)動狀態(tài)相聯(lián)系的橋梁,所以根據(jù)牛頓第二定律
知當(dāng)合外力為0時,物體的加速度為0,物體將靜止或勻速直線運(yùn)動。
師:當(dāng)一個物體受幾個力作用時,如何求解合力?
生:根據(jù)平行四邊形定則將力進(jìn)行分解合成。
師:力的分解合成有注意點(diǎn)嗎?或力的分解合成有適用范圍嗎?
學(xué)生會思考一會兒,但肯定會找到答案
生:力的分解合成只適用于共點(diǎn)力。
師:那什么是共點(diǎn)力?
生:如果幾個力有共同的作用點(diǎn)或它們的延長線交于一點(diǎn),那這幾個力叫做共點(diǎn)力。
師:回答得很好,其實在我們剛才的討論中有一點(diǎn)我要給大家指出來的就是:物體處于平衡狀態(tài)時分為兩類,一類是共點(diǎn)力作用下物體的平衡;一類是有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡。在整個高中階段,我們主要研究共點(diǎn)力作用下物體的運(yùn)動狀態(tài)。今天我們先來研究共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件。
9.
如圖所示,底座A上裝有長0.5m的直立桿,其總質(zhì)量為0.2kg,桿上套有質(zhì)量為0.05kg的小環(huán)B,它與桿有摩擦,當(dāng)環(huán)從底座上以4m/s的速度飛起時,剛好能到達(dá)桿的頂端,g取10m/s2,求:
(1)在環(huán)升起過程中,底座對水平面壓力多大?
(2)小環(huán)從桿頂落回雇座需多少時間?
8.
如圖所示,光滑球恰好放在木塊的圓弧槽中,它的左邊的接觸點(diǎn)為A,槽的半徑為R,且OA與水平線成α角。通過實驗知道:當(dāng)木塊的加速度過大時,球可以從槽中滾出。圓球的質(zhì)量為m,木塊的質(zhì)量為M。各種摩擦及繩和滑輪的質(zhì)量不計。則木塊向右的加速度最小為多大時,球才離開圓槽。
7.如圖所示,帶斜面的小車,車上放一個均勻球,不計摩擦。當(dāng)小車向右勻加速運(yùn)動時,要保證小球的位置相對小車沒變化,小車加速度a不得超過多大?
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5.一個質(zhì)量為0.1千克的小球,用細(xì)線吊在傾角a為37°的斜面頂端,如圖所示。系統(tǒng)靜止時繩與斜面平行,不計一切摩擦。求下列情況下,繩子受到的拉力為多少?
(1)系統(tǒng)以6米/秒2的加速度向左加速運(yùn)動;
(2)系統(tǒng)以l0米/秒2的加速度向右加速運(yùn)動;
(3)系統(tǒng)以15米/秒2的加速度向右加速運(yùn)動。
6.如圖所示,貨運(yùn)平板車始終保持速度v向前運(yùn)動,把一個質(zhì)量為m,初速度為零的物體放在車板的前端A處,若物體與車板間的摩擦因數(shù)為μ,要使物體不滑落,車板的長度至少是多少?
4.在光滑水平面上用一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧拴住一塊質(zhì)量為m的木塊,用一水平外力F推木塊壓縮彈簧,處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)突然撤去外力F的瞬間,本塊的速度為_______,加速度為__________,最初階段木塊作____________運(yùn)動。
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3.兩個質(zhì)量相同的物體,用細(xì)繩連接后,放在水平桌面上,細(xì)繩能承受的最大拉力為T。若對其中一個物體施一水平力,可使兩物體在作加速運(yùn)動中,繩被拉斷。如果桌面是光滑的,恰好拉斷細(xì)繩時水平力為F1,若桌面粗糙,恰好拉斷細(xì)繩時的水平力為F2,下面正確的是( )
A.Fl>F2 B.F1=F2 C.Fl<F2 D.F1= μF2
2.
如圖所示,質(zhì)量為m的物體A和B,用繩連接后掛在兩個高度相同的光滑的滑輪上,處于平衡狀態(tài)。在兩滑輪中點(diǎn)再掛一個質(zhì)量為m的鉤碼C,設(shè)豎直繩足夠長,放手后,則( )
A.C仍保持靜止在原來的位置
B.C一直加速下落,直到A碰到滑輪為止
C.C下落的加速度方向不變
D.C下落的過程是先加速再減速
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