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再分析B受的力,在分析B與A間的彈力N2和摩擦力f2時,以B、C整體為對象較好,A對該整體的彈力和摩擦力就是A對B的彈力N2和摩擦力f2, 得到B受4個力作用:重力G2=Mg,C對B的壓力豎直向下,大小N1=mg,A對B的彈力N2=(M+m)gcosθ,A對B的磨擦力f2= (M+m)gsinθ。

(2)由于B、C共同加速下滑,加速度相同,所以先以B、C整體為對象求A對B的彈力N2,摩擦力f2,并求出a;再以C為對象求B、C間的彈力、摩擦力。

這里,f2是滑動摩擦力N2=(M+m)gcosθ,f2=μN2=μ(M+m)gcosθ,

沿斜面方向用牛頓第二定律:(M+m)gsin-μ(M+m)gcosθ=(M+m)a,

可得a=g(sinθ-μcosθ)。B、C間的彈力N1,摩擦力f1則應(yīng)以C為對象求得。

由于C所受合力沿斜面向下。而所受的3個力的方向都在水平或豎直方向。這種情況下,比較簡便的方法是以水平、豎直方向建立直角坐標系,分解加速度a。

分別沿水平、豎直方向用牛頓第二定律:

f1=macosθ,mg-N1=masinθ,

可得:f1=mg(sinθ-μcosθ)CoSθ,N1=mg(cosθ+μsinθ)cosθ。

【點評】

由本題可以知道:①靈活地選取研究對象可以使問題簡化;②靈活選定坐標系的方法向也可以以使計算簡化;③在物體的受力圖的旁邊標出物體的速度、加速度的方向,有助于確定摩擦力方向,也有助于用牛頓第二定律建立方程時保證使合力方向和加速度方向相同。

【例10】

小球質(zhì)量為m,電荷為+q,以初速度ν向右沿水平絕緣桿滑動,勻強磁場方向如圖所示,球與桿間的動摩擦因數(shù)為μ。試描述小球在桿上的運動情況。

【解析】

先分析小球的受力情況,再由受力情況確定其運動情況。

小球剛沿桿滑動時,所受場力為:重力mg方向向下,洛倫茲力Ff=qνB方向向上;再分析接觸力:由于彈力FN的大小、方向取決于ν和mg/qB的大小關(guān)系,所以需分三種情況討論:

(1)ν>mg/qB,在摩擦力作用下,ν、Ff、FN、f都逐漸減小,當ν減小到等于mg/qB時 達到平衡而做勻速運動;(2)ν

【例11】一航天探測器完成對月球的探測任務(wù)后,在離開月球的過程中,由靜止開始沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行,先加速運動,再勻速運動。探測器通過噴氣而獲得推動力。以下關(guān)于噴氣方向的描述中正確的是( )。

A.探測器加速運動時,沿直線向后噴氣

B.探測器加速運動時,豎直向下噴氣

C.探測器勻速運動時,豎直向下噴氣

D.探測器勻速運動時,不需要噴氣

【解析】探測器沿直線加速運動時,所受合力F合方向與運動方向相同,而重力方向豎直向下,由平行四邊形法則知推力方向必須斜向上方,因此噴氣方向斜向下方。勻速運動時,所受合力為零,因此推力方向必須豎直向上,噴氣方向豎直向下。選C。

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