3. 平衡条件的推论
(1)物体在多个共点力作用下处于平衡状态,则其中的一个力与余下的力的合力等大反向;
(2)物体在同一平面内的三个不平行的力作用下,处于平衡状态,这三个力必为共点力;
(3)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,图示这三个力的有向线段必构成闭合三角形。
2. 平衡条件
共点力作用下物体的平衡条件是所受合外力为零,即。
1. 平衡状态
指的是静止或匀速直线运动状态。特点:。
2. 公式:
理解要点:
①因果性:是产生加速度a的原因,它们同时产生,同时变化,同时存在,同时消失;
②方向性:a与都是矢量,方向严格相同;
③瞬时性和对应性:a为某时刻某物体的加速度,是该时刻作用在该物体上的合外力。
1. 定律内容
物体的加速度a跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量m成反比。
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
(1)理解要点:
①运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持。
②它定性地揭示了运动与力的关系:力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因。
③第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础,总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的;定律成立的条件是物体不受外力,不能用实验直接验证。
④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例,第一定律定性地给出了力与运动的关系,第二定律定量地给出力与运动的关系。
(2)惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。
①惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关。
②质量是物体惯性大小的量度。
③由牛顿第二定律定义的惯性质量m=F/a和由万有引力定律定义的引力质量严格相等。
④惯性不是力,惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用,惯性和力是两个不同的概念。
10.如图15所示,物块和斜面体的质量分别为m.M,物块在平行于斜面的推力F作用下沿斜面加速度a向上滑动时,斜面体仍保持静止.斜面倾角为θ,试求地面对斜面体的支持力和摩擦力.
解析:由于小物块沿斜面加速上升,所以物块与斜面不能看成一个整体,应分别对物块与斜面进行研究。
(1) 取物块为研究对象,受力分析如图16所示:
由题意得: ①
②
由②得:③
(2) 取斜面为研究对象,受力分析如图17得:
④
⑤
又因为与是作用力与反作用力,与是作用力与反作用力
由牛顿第三定律得:⑥
⑦
由④⑤⑥⑦解得:
9.如图14所示,静止在水平面上的纸带上放一质量m为的小金属块(可视为质点), 金属块离纸带右端距离为L, 金属块与纸带间动摩擦因数为μ.现用力向左将纸带从金属块下水平抽出,设纸带加速过程极短,可认为纸带在抽动过程中一直做匀速运动.求:
(1) 属块刚开始运动时受到的摩擦力的大小和方向;
(2)要将纸带从金属块下水平抽出,纸带的速度v应满足的条件.
解析:(1)金属块与纸带达到共同速度前,金属块受到的摩擦力为:
,方向向左。
(2) 出纸带的最小速度为即纸带从金属块下抽出时金属块速度恰好等于。
对金属块:
金属块位移:纸带位移:
两者相对位移:解得:
故要抽出纸带,纸带速度
8、质量m=1.5Kg的物块(可视为质点)在水平恒力F的作用下,从水平面上A点由静止开始运动,运动一段距离撤去该力,物体继续滑行t=2.0s停在B点.已知AB两点间的距离S=5.0m,物块与水平面间的动摩擦因数,求恒力F为多大?(g=10m/s2)
解析:设撤去力前物块的位移为,撤去力时物块的速度为 ,物块受到的滑动摩擦力
对撤去力后物块滑动过程应用动量定理得
由运动学公式得
对物块运动的全过程应用动能定理
由以上各式得
代入数据解得
7、如图13所示,一直角斜槽(两槽面夹角为90°),对水平面夹角为30°,一个横截面为正方形的物块恰能沿此槽匀速下滑,假定两槽面的材料和表面情况相同,问物块和槽面间的动摩擦因数为多少?
解析:因为物块对直角斜槽每一面的正压力为mgcosα.cos45°,所以当物体匀速下滑时,有平衡方程:mgsinα=2μmgcosαcos45°=μmgcosα,所以μ=.
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