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系统的牛顿第二定律求解。由运动学公式得物块m沿斜面下滑的加速度:
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f高中奥林匹克物理竞赛解题方法之一整体法Page3
a
2vt2v0vt207ms22s2s
以m和M为研究对象,受力如图17甲所示。由系统的牛顿第二定律可解得地面对木块M的摩擦力为fmacosθ061N,方向水平向左
例7
有一轻质木板AB长为L,A端用铰链固定在竖直墙上,另一端用水平轻绳CB拉住。板上依次放着A、B、C三个圆柱体,半径均
为r,重均为G,木板与墙的夹角为θ,如图18所示,不计一切摩擦,求BC绳上的张力。解析以木板为研究对象,木板处于力矩平衡状态,若分别以圆柱体A、B、C为研究对象,求A、B、C对木板的压力,非常麻烦,且
容易出错。若将A、B、C整体作为研究对象,则会使问题简单化。以A、B、C整体为研究对象,整体受到重力3G、木板的支持力F和墙对整体的支持力FN,其中重力的方向竖直向下,如图18甲所示。合重力经过圆柱B的轴心,墙的支持力FN垂直于墙面,并经过圆柱C的轴心,木板给的支持力F垂直于木板。由于整体处于平衡状态,此三力不平行必共点,即木板给的支持力F必然过合重力墙的支持力FN的交点根据共点力平衡的条件:∑F0,可得:F3Gsi
θ由几何关系可求出F的力臂L2rsi
2θrsi
θrcotθ
以木板为研究对象,受力如图18乙所示,选A点为转轴,根据力矩平衡条件∑M0,有:FLTLcosθ

3Gr2si
21si
cotTLcossi

图18乙
解得绳CB的能力:T例8

3Gr1cos2ta
Lsi
2cos
(D.40Ns)
质量为10kg的小球从高20m处自由下落到软垫上,反弹后上升的最大高度为50m,小球与软垫接触的时间为10s,在接触时间
内小球受合力的冲量大小为(空气阻力不计,取g10ms2)A.10Ns解析B.20NsC.30Ns
小球从静止释放后,经下落、接触软垫、
反弹上升三个过程后到达最高点。动量没有变化,初、末动量均为零,如图19所示。这时不要分开过程求解,而是要把小球运动的三个过程作为一个整体来求解。设小球与软垫接触时间内小球受到合力的冲量大小为I,下落高度为H1,下落时间为t1,接触反弹上升的高度为H2,上升的时间为t2,则以竖直向上为正方向,根据动量定理得:
图19
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mgt1Imgt20而t12H1gt22H2g
故I2gH12gH230Ns
答案C例9总质量为M的列车以匀速率v0在平直轨道上行驶,各车厢受的阻力都是车重的kr
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