6.质量为50g的磁铁块紧吸在竖直放置的铁板上,它们之间的动摩擦因数为0.3。要使磁铁匀速下滑,需向下加1.5N的拉力.那么,如果要使磁铁块匀速向上滑动,应向上施加的拉力大小为( C)
A 1.5N B 2N C 2.5N D 3N
5.如图4-7-9所示,放在水平面上的物体在两个方向相反的水平拉力F1、F2作用下静止在水平面上,已知F1=50N,F2=20N。则( AD )
A.物体与水平面间的静摩擦力为30N
B.若撒去力F1,物体受到的合力为50N,方向向右
C.若撤去力F1,物体受到的台力为10N,方向向左
D.若撇去力F1,物体受到的合力为0
4、雨滴在下降过程中,由于水汽的凝聚,雨滴质量将逐渐增大,同时由于速度逐渐增大,空气阻力也将越来越大,最后雨滴将以某一收尾速度匀速下降,在此过程中(C )
①雨滴所受到的重力逐渐增大,重力产生的加速度也逐渐增大
②由于雨滴质量逐渐增大,下落的加速度逐渐减小
③由于空气阻力增大,雨滴下落的加速度逐渐减小
④雨滴所受到的重力逐渐增大,但重力产生的加速度不变
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
3、一光滑斜劈,在力F推动下向左匀加速运动,且斜劈上有一木块恰好与斜劈保持相对静止随斜劈一起向左加速,如图4-7-8所示,则木块所受合力的方向为 (B)
A.水平向右 B.水平向左
C.沿斜面向下 D.沿斜面向上
2、光滑水平面上,有一木块以速度v向右运动,一根弹簧固定在墙上,如图4-7-7,木块从与弹簧接触直到弹簧被压缩成最短的时间内木块将做的运动是 (B )
A.匀减速运动 B.速度减小,加速度增大
C.速度减小,加速度减小 D.无法确定
1、如图4-7-6所示,木块在恒定拉力F作用下沿水平方向向右做直线运动,且速度不断增大,则F与摩擦力的合力方向是( A )
(A)、向上偏右 (B)、向上偏左
(C)、水平向左 (D)、竖直向上
2.探讨超重和失重现象
(1)实重、视重、超重、失重和完全失重的概念:
实重:即物体的实际重力,它不随物体运动状态变化而变化的。
视重:指物体对水平支持面的压力或竖直悬挂线的拉力,它随物体运动状态而变化。
超重:视重大于实重的现象。
失重:视重小于实重的现象。
完全失重:视重等于零的现象。
(2)产生超重和失重的原因:
产生超重和失重的原因可以用图4-7-1加以说明。
图中质量为m的物体受重力和拉力两个力的作用,物体和弹簧秤的受力情况如图4-7-2所示。图中FT′的大小就是弹簧秤的读数(即视重),FT′与FT是一对作用力与反作用力,所以FT′= FT (1)如果物体处于静止或匀速运动状态,则FT=mg (2)
这种情况下视重等于实重。如果物体具有向上的加速度,则FT-mg=ma, FT=mg+ma,但是FT′= FT仍然成立,即FT′=mg+ma,物体就处于超重状态。
如果物体具有向下的加速度,则mg- FT =ma, FT=mg-ma,但是FT′= FT仍然成立,即FT′=mg-ma,物体就处于失重状态。
综上所述,物体出现超重或失重状态的原因是在竖直方向具有加速度。
(3)对超重和失重现象的归纳总结:
①当物体具有竖直向上的加速度时,物体对测力计的作用力大于物体所受的重力,这种现象叫超重。
②当物体具有竖直向下的加速度时,物体对测力计的作用力小于物体所受的重力,这种现象叫失重。
③物体对测力计的作用力的读数等于零的状态叫完全失重状态。处于完全失重状态的液体对器壁没有压强。
④物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力并没有变化。
⑤在空间站完全失重状态下的工业产品叫太空工业产品,太空工业可以在微重力条件下生产出地面上无法生产的新产品。
[范例精析]
例1 如图4-7-3所示,质量为m的物体,在水平力F的作用下,沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动,试求水平推力的大小。
解析 研究对象是质量为m的物体,它做匀速运动处于平衡状态,对它受力分析发现该物体受四个力作用,受力图如图4-7-4所示,对于这类题我们往往采用正交分解法。按图4-7-4示方法建立平面直角坐标,平衡方程为
Fcosα-mgsinα-Ff=0
FN―mgcosα―Fsinα=0
Ff=μFN
解以上方程可得:F=(sinα+μcosα)mg/(cosα-μsinα)
拓展 我们来对解作些讨论,若μ=cotα,F趋向于无限大,也就是说这个物体是推不动的,若μ≥cotα,F要反向,也说明用图示方向的力无法推动这个物体。
例2 如图4-7-5所示,在原来匀速运动的升降机的水平地板上放一物体,受到一个伸长的弹簧的拉力作用,但仍能保持与升降机相对静止.现突然发现物体被弹簧拉动,则判定升降机的运动状态可能是( )
A.加速上升 B.加速下降 C.减速上升 D.减速下降
解析 升降机匀速运动时,在水平方向,物体所受的静摩擦力与弹簧的弹力相平衡,若突然发现物体被弹簧拉动,说明最大静摩擦力已经小于弹力,就是说正压力突然变小,物体处于失重状态,它的加速度竖直向下,升降机可能是加速下降或减速上升。本题目正确的选项为BC。
拓展 上题中的物体匀速运动时受到的静摩擦力不一定是最大静摩擦力,但物体突然滑动就说明物体的最大静摩擦力已经小于弹簧的弹力,这就说明了物体的最大静摩擦力减小了。又因为物体的最大静摩擦力与正压力成正比,所以判断正压力变小。
例3 有一根钢丝的最大拉力为100N,在一个运动的电梯中,这根钢丝下悬挂了12㎏的物体恰好没有断,问电梯可能作怎样的运动?(取g= 10m/s2)
解析 钢丝的拉力恰为100N,物体一定处于失重状态,所以电梯具有向下的加速度。
F合=mg-F=ma,a=5/3m/s2=1.67m/s2.电梯的运动情况有两种可能,一是以1.67m/s2的加速度向下匀加速运动,二是以1.67m/s2的加速度向上匀减速运动。
拓展 假如有个小孩,在地面上可举起10㎏的重物,如果他在电梯中能够举起12㎏的重物,问电梯可能作怎样的运动?(取g= 10m/s2)
这个题目与例题3的数据完全相同,只是情景不同而已。部分同学做这个题有困难,主要的原因是研究对象不明确。本题中应该以电梯中的的重物作为研究对象。我们来求这个小孩在以2 m/s2的加速度匀加速上升的电梯中最多能举起质量为多少的物体?
设小孩能举起质量为m的物体,以向上为正方向。
则F合=F-mg=ma,m=F/(a+g)=100/12=25/3=8. 33㎏。
[能力训练]
[要点导学]
1.研究共点力作用下物体的平衡
(1)共点力的概念:共点力是指作用于一点或作用线的延长线交于一点的各个力。
(2)共点力作用下物体平衡的概念:物体能够保持静止或者做匀速直线运动状态叫做平衡状态。
(3)共点力作用下物体的平衡条件:物体所受合外力为零,即F合=0,也就是物体的加速度为零。如果用正交分解法,可以立以下两个方程(F 合x=0和F 合y=0)。
(4)求解共点力作用下物体平衡的一般步骤
①灵活选取研究对象;
②将研究对象隔离出来,分析物体的受力情况并画受力示意图;
③根据物体的受力特点选取适当的方法;
④列出方程,求解方程,并检查答案是否完整,合理。
11.用7N的水平力拉一物体沿水平面运动,物体可获得2m/s2的加速度,若用9N的水平力拉动可使它获得3m/s2的加速度,那么用15N的水平力拉物体沿原水平面运动时,可获得的加速度为多少?此时物体受到的摩擦力为多少牛? 6m/s2,3N
10.质量为m=2kg的木块原来静止在粗糙水平地面上,现在第1,3,5……奇数秒内给物体施加方向向右、大小为F1=6N的水平推力,在第2,4,6……偶数秒内给物体施加方向向右、大小为F2=2N的水平推力,已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.1,g=10m/s2,求:(1)木块在奇数秒和偶数秒内各什么运动?(2)经过多长时间,木块位移的大小等于40.25m?
木块奇数秒内做加速度为2m/s2的匀加速运动,在偶数秒做匀速运动.经过8.5s,木块位移的大小等于40.25m
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