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系统内部分平衡部分不平衡

分类:论文资源库 作者:admin 评论:0 点击: 531 次

由于系统内物体的运动状态不同,物体间有相对运动,通常习惯用隔离法。若系统内两个物体一个处于平衡,另一个处于不平衡状态时,也可以利用整体法来分析,有时会使问题简化易于理解。当然,这种情况整体所受合力不为零,整体所受合力就等于不平衡物体所受的合力,用来提供不平衡物体的加速度。
例:若例3中使M静止不动,F应为多大?
  解析:这就是非常典型的系统内部分平衡部分不平衡的问题,物块在光滑的斜面上沿斜面加速下滑,处于不平衡状态,而斜面体在光滑的水平面上由于外力F作用而保持静止不动,及平衡状态。这种类型许多学生都习惯用隔离法分别对物块分析,从而计算出物块和斜面之间的弹力,然后再分析斜面,根据斜面的平衡来确定外力F的大小。
  这种类型如果利用整体法来分析要简单得多,这里整体所受的合力就等于处于不平衡的物块所受的合力。当然,这里首先要根据物块受力明确物块的加速度,方向沿斜面向下。
  整体受力为:重力(M+m)g、地面的支持力N和外力F
  利用正交分解法,将加速度分解为水平方向ax= acos= gsincos;竖直方向ay= asin=gsin2,
再根据牛顿第二定律得到:F=max=mgsincos=mgsin2,(M+m)g-N=may=mgsin2
  这种方法很显然要比分别隔离来计算要简单方便。
  例:质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定一个质量为m的小球,小球上下振动时,框架始终没有跳起。当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为( )。
A.g B. g C.0 D. g
  解析:这里框架恰好平衡,而小球不平衡,利用整体法,由于框架对地面的压力为零,则整体只受到重力(M+m)g,合力即为(M+m)g,方向竖直向下,提供小球的加速度,所以(M+m)g=ma,即a= g,所以选项D正确。这一题如果用隔离法分析过程要复杂麻烦。
  例:A、B两小球分别连在弹簧两端,B端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为( )。
  A.都等于; B. 和0;
  C.和0; D.0和
  解析:这里在剪断细线瞬间,小球A仍处于平衡、而B处于不平衡,如果利用整体法,将A、B和弹簧看成整体,则整体受力为,重力(MA+MB)g,斜面的弹力(MA+MB)gcos300,弹簧弹力为内力,整体合力为(MA+MB)gsin300,等于B所受的合力,则B的加速度a=,则选项D正确。




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