以下是一些高二物理动态分析题目:
1. 有一个轻杆一端固定一小球,绕另一端在竖直面内做圆周运动,分析杆对小球的作用力。
2. 物体从静止开始自由下落,随着下落速度的增加,物体受到的阻力也逐渐增加。分析在下落过程中物体的受力情况,判断物体的运动情况。
3. 两个带同种电荷的小球,其中一个先于另一个落地,且电荷量较大。分析两个小球最终的运动情况。
4. 物体在水平面上做匀速直线运动,受到拉力和摩擦力两个力的作用。当拉力增大时,摩擦力如何变化?
5. 物体在斜面上做匀速直线运动,受到重力、斜面的支持力和摩擦力三个力的作用。当物体静止在斜面上时,分析各力的关系。
以上问题都涉及到物体运动状态的动态分析,需要仔细分析每个力的大小和方向,根据物理规律得出正确的结论。
题目:一个质量为 m 的物体,在恒力 F 的作用下,从静止开始沿水平面匀加速直线运动,已知物体与水平面之间的动摩擦因数为 μ ,求恒力 F 的大小。
动态分析:
1. 当物体受到的力小于最大静摩擦力时,物体受到的摩擦力为滑动摩擦力。
2. 当物体受到的力大于最大静摩擦力时,物体受到的摩擦力为静摩擦力。
解题过程:
假设物体受到的力为 F ,则物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,根据滑动摩擦力公式可得:
$F_{f} = \mu F_{N} = \mu mg$
由于物体在恒力 F 的作用下做匀加速直线运动,所以物体受到的合力方向与运动方向相同。根据牛顿第二定律可得:
$F - F_{f} = ma$
其中 a 为物体的加速度。
将上述两式联立可得:
$F = \mu mg + ma$
由于物体在恒力 F 作用下做匀加速直线运动,所以加速度 a 是一个定值,因此可以消去 a,得到恒力 F 的大小为:
$F = \mu mg + \mu mg = 2\mu mg$
因此,当物体受到的力大于最大静摩擦力时,恒力 F 的大小为 2μmg。