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从受力确定运动情况

更新时间:2016/9/2 10:35:00  手机版

  从受力确定运动情况:

  1、知道物体受到的全部作用力,应用牛顿第二定律求加速度,再应用运动学公式求出物体的运动情况。

  2、分析这两点问题的关键是抓住受力情况和运动情况的桥梁——加速度。

  3、由物体的受力情况求解物体的运动情况的一般方法和步骤:

  ①确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力图;

  ②根据力的合成与分解的方法,求出物体所受的合外力(包括大小和方向);

  ③根据牛顿第二定律列方程,求出物体的加速度;

  ④结合给定的物体运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需的运动参量,并分析讨论结果是否正确合理。

  动力学中临界、极值问题的解决方法:

  (1)在运用牛顿运动定律解决动力学有关问题时,常常会讨论相互作用的物体是否会发生相对滑动,相互接触的物体是否会发生分离等,这类问题就是临界问题。临界问题是指物体的运动性质发生突变,要发生而尚未发生改变时的状态。此时运动物体的特殊条件往往是解题的突破口。本部分中常出现的临界条件为:

  ①绳子或杆的弹力为零;

  ②相对静止的物体间静摩擦力达到最大,通常在计算中取最大静摩擦力等于滑动摩擦力;

  ③接触面间弹力为零,但接触物体的速度、加速度仍相等。临界状态往往是极值出现的时刻,题目中常出现隐含临界状态的词语,如“最大”“最小”“最短”“恰好”等.

  (2)解决临界问题的关键是要分析出临界状态,例如两物体刚好要发生相对滑动时,接触面上必出现最大静摩擦力,两个物体要发生分离时,相互之间的作用力——弹力必定为零。

  (3)解决临界问题的一般方法

  ①极限法:题设中若出现“最大”“最小…‘刚好”等这类词语时,一般就隐含着临界问题,解决这类问题时,常常是把物理问题(或物理过程)引向极端,进而使临界条件或临界点暴露出来,达到快速解决有关问题的目的。

  ②假设法:有些物理问题在变化过程中可能会出现临界问题,也可能不出现临界问题,解答这类问题,一般要用假设法。

  ③数学推理法:根据分析的物理过程列出相应的数学表达式,然后由数学表达式讨论出临界条件。

  变加速运动过程的分析方法:

  力可以改变速度的大小,也可以改变速度的方向。在牛顿运动定律的应用中,常常会出现物体在变力作用下,对物体的运动情况作出定性判断。处理此类问题的关键是抓住力或加速度与速度之间的方向关系,即同向加速,反向减速,而至于加速度变大或变小,只是影响速度改变的快慢,如在分析自由下落的小球,下落一段时间与弹簧接触后的运动情况时,从它开始接触弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中,加速度和速度的变化情况讨论如下(过程图示如图).

  ①小球接触弹簧上端后受两个力作用:向下的重力和向上的弹力,在接触后的前一阶段,重力大于弹力,合力向下,因为弹力F=kx不断增大,所以合力不断变小,故加速度也不断减小,由于加速度与速度同向,因此速度不断变大。

  ②当弹力逐渐增大到与重力大小相等时,合外力为零,加速度为零,速度达到最大。(注意:此位置是两个阶段的转折点)

  ③后一阶段,即小球到达上述平衡位置之后,由于惯性仍继续向下运动,但弹力大于重力,合力向上,且逐渐变大,因而加速度逐渐变大,方向向上,小球做减速运动,因此速度逐渐减小到零,到达最低点时,弹簧的压缩量最大。

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