理受力,在对应牛顿第二定律的“独立作用性”列方程。正交坐标的选择,视解题方便程度而定。解法一:先介绍一般的思路。沿加速度a方向建x轴,与a垂直的方向上建y轴,如图7所示为斜面支持力)(N。于是可得两方程ΣFxma,即Tx-NxmaΣFy0,即TyNymg代入方位角θ,以上两式成为Tcosθ-Nsi
θma(1)Tsi
θNcosθmg(2)这是一个关于T和N的方程组,解(1)(2)两式得:Tmgsi
θmacosθ解法二:下面尝试一下能否独立地解张力T。将正交分解的坐标选择为:x斜面方向,y和斜面垂直的方向。这时,在分解受力时,只分解重力G就行了,但值得注意,加速度a不在任何一个坐标轴上,是需要分解的。矢量分解后,如图8所示。根据独立作用性原理,ΣFxmax即:T-Gxmax即:T-mgsi
θmacosθ显然,独立解T值是成功的。结果与解法一相同。
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f奥赛培训讲义牛顿运动定律
答案:mgsi
θmacosθ思考:当a>ctgθ时,张力T的结果会变化吗?(从支持力的结果Nmgcosθ-masi
θ看小球脱离斜面的条件,求脱离斜面后,θ条件已没有意义。答:T
22mga。)
学生活动:用正交分解法解本节第2题“进阶练习2”进阶练习:如图9所示,自动扶梯与地面的夹角为230°,但扶梯的台阶是水平的。当扶梯以a4ms的加速度向上运动时,站在扶梯上质量为60kg的人2相对扶梯静止。重力加速度g10ms,试求扶梯对人的静摩擦力f。解:这是一个展示独立作用性原理的经典例题,建议学生选择两种坐标(一种是沿a方向和垂直a方向,另一种是水平和竖直方向),对比解题过程,进而充分领会用牛顿第二定律解题的灵活性。答:208N。3、如图10所示,甲图系着小球的是两根轻绳,乙图系着小球的是一根轻弹簧和轻绳,方位角θ已知。现将它们的水平绳剪断,试求:在剪断瞬间,两种情形下小球的瞬时加速度。解说:第一步,阐明绳子弹力和弹簧弹力的区别。(学生活动)思考:用竖直的绳和弹簧悬吊小球,并用竖直向下的力拉住小球静止,然后同时释放,会有什么现象?原因是什么?结论绳子的弹力可以突变而弹簧的弹力不能突变(胡克定律)。第二步,在本例中,突破“绳子的拉力如何瞬时调节”这一难点(从即将开始的运动来反推)。知识点,牛顿第二定律的瞬时性。答案:a甲gsi
θ;a乙gtgθ。应用:如图11所示,吊篮P挂在天花板上,与吊篮质量相等的物体Q被固定在吊篮中的轻弹簧托住,当悬挂吊篮的细绳被烧r