物理高考平衡知识点包括以下内容:
1. 共点力平衡条件:物体受到的各力在同一平面内,且大小相等,方向相反。
2. 静摩擦力与重力沿接触面切线方向相反。静摩擦力可以充当动力也可以充当阻力。
3. 滑动摩擦力与正压力成正比,方向与相对运动方向相反。滑动摩擦力可以充当动力也可以充当阻力。
4. 物体在共点力的作用下,如果各个力的作用效果不能抵消,则物体保持静止或匀速直线运动。
5. 平衡条件是二力等效,即大小相等、方向相反且作用在一条直线上。
6. 常见的动态平衡有带电粒子在电场中的加速和减速;导体中自由电子在电场力的作用下在金属导体中的匀速运动。
以上是部分物理高考平衡知识点的介绍,如果需要了解更多,建议咨询物理老师或查阅相关书籍。
【例题】一个质量为 m 的小物块,放在倾角为 θ 的斜面上,斜面体质量为 M,斜面与物块间无摩擦。初始时,系统处于静止状态。现给斜面一个水平方向的初始加速度 a(a 的方向未知),求此系统在水平方向上随时间变化的规律。
解析:
物体受到重力、斜面的支持力和静摩擦力,三力的合力在竖直方向上平衡,在水平方向上随时间变化的规律为:
水平方向上合力为零,即:
F = ma = 0
初始时,斜面体与物块系统处于静止状态,系统所受合外力为零。当给斜面一个水平方向的初始加速度 a 时,物块受到斜面的支持力和静摩擦力均随时间变化。由于物块与斜面间无摩擦,故物块在水平方向上不会产生运动。
解题步骤:
1. 根据受力分析,列出水平方向上的牛顿第二定律方程;
2. 根据初始条件和牛顿运动定律,求解出时间 t 的表达式;
3. 根据表达式分析系统的运动规律。
答案:
设物块受到的支持力为 F1,受到的静摩擦力为 F2,根据牛顿第二定律可得:
F1 - mgcosθ = 0
F2 - ma = 0
初始时,物块静止在斜面上,故有:
F1 = mgcosθ
F2 = 0
当给斜面一个水平方向的初始加速度 a 时,物块受到的静摩擦力随时间变化,设时间为 t,则有:
F2 = ma - F1' = ma - mgcosθ'
其中 F1' 表示 t 时刻物块受到的支持力。由于物块与斜面间无摩擦,故 F1' 恒等于 mgcosθ。因此有:
F2 = ma - mgcosθ = ma - mgsinθt + C
其中 C 为常数。当 t = 0 时,F2 = 0,即有 C = 0。因此有:
F2 = ma - mgsinθt
由于物块在水平方向上不会产生运动,故整个系统在水平方向上随时间变化的规律为:F = 0。因此整个系统的运动规律为:物体随斜面一起以加速度 a 做匀加速直线运动。