示例 1. 质量为 m 的木块正好静止在倾斜角为 θ 的斜坡上。 现在在木块上施加垂直向下的恒定力 F,如图所示。 但()
A.仍处于休息状态
B.加速下坡
C.摩擦力保持不变
D.受到的净外力增加
例2 质量为m 的木块可以沿斜面以恒定速度滑下。 现在在木块上施加垂直向下的恒定力 F,如图所示。 但()
A.仍以匀速下落
B.加速下坡
C.摩擦力保持不变
D.受到的净外力增加
我写的《高中物理知识模型探索与实践》这本书专门针对力分析、牛顿第二定律、传送带和滑动木板、平抛运动、圆周运动、天体运动、动能定理函数关系以及动量的基础知识。 采用解释性叙述手法,对知识点和基本模型进行全面详细的讲解。 读这本书的时候,感觉就像有一个虚拟的物理老师带领大家学习。 你不用担心阅读困难、看不懂知识点。
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例3 如图所示,放置在固定斜坡上的木块沿斜坡匀速加速,加速度为a。 如果对木块施加垂直向下的恒定力 F,则 ()
A.木块可以匀速滑落
B.物体仍以匀加速向下加速a.
C、物体以大于a的加速度匀速下滑
D.物体以小于a的加速度匀速下滑
上面的三个例子如果放在一起就没有任何意义。 一起读完之后,我突然感到有些困惑。 现在我们就来一一分析这三个例题,看看其中的奥妙。
在示例1中高中物理滑块模型,前提条件是块处于静止状态。 根据受力分析,我们知道:mgsinthetaleqmu mgcostheta,即sinthetaleqmu costheta,加上垂直向下的外力F后,受力分析图如下。
如果想知道此时滑块如何移动,就必须知道mgsintheta+Fsintheta与最大静摩擦力的关系。 根据最大静摩擦力等于滑动摩擦力的分析可知,此时的最大静摩擦力为 f_{m}=mu left( mgcostheta+Fcostheta right )=mu mgcostheta+mu Fcos theta高中物理滑块模型,因为mgsinthetaleqmu mgcostheta,即sinthetaleqmu costheta,所以mgsintheta+Fsinthetaleq f_ {m},表示此时滑块仍静止,但摩擦力增大。 由于滑块保持静止,其上的净外力仍然为零。 例1的正确答案是选项A。
例2中,由于题目中的前提条件是滑块匀速运动,因此对于滑块:mgsintheta=mu mgcostheta,即sintheta=mu costheta。 加上垂直向下的外力 F 后,mgsintheta+Fsintheta 与 f=mu left( mgcostheta+Fcostheta right) 仍相等,因此滑块仍沿斜面匀速向下运动速度,但摩擦力变大,净外力仍为零。 例2的正确答案是选项A。
例3中,问题的前提条件是滑块以加速度a沿斜坡匀速加速,因此滑块采用牛顿第二定律:mgsintheta-mu mgcostheta=ma andmu mgcos theta ">mgsintheta>mu mgcostheta 是 mu costheta">sintheta>mu costheta。 现在在滑块上添加一个垂直向下的外力F。 受力分析图如上图所示。 对滑块使用牛顿第二定律: left( mg+F right)sintheta-mu left (mg+F right)costheta=ma_{1},打开括号后我们得到: mgsin theta+Fsintheta-mu mgcostheta-mu Fcostheta=ma_{1} 即 ma+F left( sintheta-mu costheta right)=ma_{1} 。 因为 mu costheta">sintheta>mu costheta ,所以 a ,滑块匀加速向下运动,且加速度大于 a。例 3 的正确答案是选项 C。
小伙伴们,你们可以自己分析一下。 如果滑块一开始匀速向下运动,那么加上垂直向下的外力F后,滑块会做什么样的运动呢?
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