以下是高一物理平均力法的几个例题:
例1:一个质量为5kg的物体静止在水平桌面上,物体与桌面的动摩擦因数为0.2,当对物体施加一个大小为20N,与水平方向成30度角斜向上的拉力时,求物体所受的摩擦力和支持力各为多少?
解:物体受到重力、支持力、拉力、滑动摩擦力。
竖直方向受力平衡,则有:
N=mg
f=μ(mg-Fsin30°)
解得:N=50N,f=16N
例2:质量为m的物体静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为μ,当物体受到一个大小为F,方向与地面成θ角的斜向上的拉力作用时,求物体所受的摩擦力的大小。
解:物体受到重力、支持力、拉力、滑动摩擦力。
根据受力平衡条件,则有:
f=μ(mg-Fcosθ)
例3:质量为m的物体放在光滑的水平面上,在水平恒力作用下做加速运动,当水平恒力增大时,物体的加速度如何变化?
解:设水平恒力的方向为正方向。原来水平恒力为F时,由牛顿第二定律得:F-μmg=ma
当水平恒力增大时,由牛顿第二定律得:F'-μmg=ma'
因为水平恒力增大,所以a'>a。即物体的加速度增大。
通过以上例题可以看出,平均力法可以解决比较复杂的问题,需要我们认真分析题意,找出各个力的关系,再根据受力平衡条件求解。
题目:一个质量为5kg的物体,在水平地面上受到一个大小为20N的水平外力作用,沿着水平方向移动了3m的距离。已知物体与地面之间的动摩擦因数为0.2,求这个水平外力的平均值。
解析:
1. 首先,我们需要求出物体在运动过程中所受的合力。这个合力由摩擦力和外力组成。
2. 摩擦力的大小可以通过动摩擦因数和物体对地面的压力来计算。
3. 合力的计算需要将外力和摩擦力相加。
4. 最后,平均力的计算是将合力除以运动距离。
步骤:
1. 已知物体质量为5kg,水平外力为20N,运动距离为3m。
2. 根据牛顿第二定律,物体在水平方向上受到的合力等于摩擦力和外力的合力。
3. 动摩擦因数为0.2,物体对地面的压力等于物体的重力。
4. 摩擦力的大小为:f = μN = 0.2 × 5 × 9.8 = 9.8N
5. 合力等于外力加上摩擦力,即20N + 9.8N = 30N
6. 平均力等于合力除以运动距离,即30N / 3m = 10N
答案:这个水平外力的平均值为10N。