变速运动的物体,加速度的大小和方向时刻都在变化。由牛顿第二定律可知,物体的加速度与合外力成正比,合外力随时间而变化,加速度也随合外力而变化,由于合力的瞬时性,决定了加速度的瞬时性。示例4如图236所示,一根轻质弹簧上端固定,下端挂一质量为m0的平盘,盘中有一物体,质量为m。当盘静止时,弹簧的长度比其自然长度伸长了L。今向下拉盘使弹簧再伸长△L后停止,然后松手放开。设弹簧总处在弹性限度以内,则刚刚松开手时盘对物体的支持力等于
L(A)1mgL
(C)
L(B)1mm0g;L
(D)
Lmg;L
L(mm0)g。L
分析指导
以盘和重物为一个整体加以隔离,平衡时KLmm0g,
(mm0)gL。L
用手向下拉,弹簧共伸长L△L,弹力FKL△L,放手的瞬时,根据牛顿第二定律F-mm0gmm0a。把F值代入得
4
f(mm0)g(LL)(mm0)gmm0)a(LLag,方向向上。L
隔离盘中物体,设盘对物体的支持力为N,由牛顿第二定律N-mgma故Nmgmamgm答案选A。示例5如图237所示,质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上,B与弹簧相连。它们一起在光滑水平面上作简谐振动,振动过程中,A、B之间无相对滑动。设弹簧的倔强系数为K,当物体离开平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于(A)0;(C)(B)Kx;(D)
LLg1mg,向上。LL
mKx;M
mKx。mM
AB
分析指导A、B整体隔离,当位移为x的瞬间系统受的回复力FKx是瞬时力,此时的加速度为瞬时加速度。根据牛顿第二定律KxmMa得
a
Kx。mMmKx,mM
隔离物体A,受的摩擦力作为它的回复力。A根据牛顿第二定律得fma选项D是正确的。答案D。
示例6如图238所示,A和B的质量分别是1千克和2千克,弹簧和悬线的质量不计,在A上面的悬线烧断的瞬间,
A
B
(A)A的加速度等于3g;(B)A的加速度等于g;
5
f(C)B的加速度为零;(D)B的加速度为g。
分析指导悬线未烧时,A受3个力,线的拉力T向上,A的重量GAmAg向下,弹簧对A的拉力F向下,处于平衡。故TmAgFB受两个力,重力GBmBg向下,弹簧拉力F,因为B物平衡。故FmBg由(1)(2)式得TmAgmBg当悬线烧断的瞬间,对A,mAgmBgmAaA故aA
mAmBg3g,选A。mA
对B物,FmBg,ΣFB0,故aB0,选C答案应为A,C。
三.正交分解法的应用
在应用牛顿第二定律解题时,如果物体同时受到几个共点力的作用r