一、判斷物體運動情況
例1如圖1所示,在不計滑輪摩擦和繩質(zhì)量的條件下,當小車勻速向右運動時,物體A的受力情況是
A.繩的拉力大于A的重力
B.繩的拉力等于A的重力
C.繩的拉力小于A的重力
D.拉力先大于A的重力,后小于重力
解析:把小車的速度為合速度進行分解,即根據(jù)運動效果向沿繩的方向和與繩垂直的方向進行正交分解,分別是v2、v1。如圖1所示,題中物體A的運動方向與連結處繩子的方向相同,不必分解。A的速度等于v2,,小車向右運動時,逐漸變小,可知逐漸變大,故A向上做加速運動,處于超重狀態(tài),繩子對A的拉力大于重力,故選項A正確。
點評:此類問題通常是通過定滑輪造成繩子兩端的連接體運動方向不一致,導致主動運動物體和被動運動物體的加速、減速的不一致性。解答時必須運用兩物體的速度在各自連接處繩子方向投影相同的規(guī)律。
二、求解連接體速度
例2質(zhì)量為M和m的兩個小球由一細線連接,將M置于半徑為R的光滑半球形容器上口邊緣,從靜止釋放,如圖2所示。求當M滑至容器底部時兩球的速度。兩球在運動過程中細線始終處于繃緊狀態(tài)。
解析:設M滑至容器底部時速度為,m的速度為。根據(jù)運動效果,將沿繩的方向和垂直于繩的方向分解,則有:,對M、m系統(tǒng)在M從容器上口邊緣滑至碗底的過程,由機械能守恒定律有:,聯(lián)立兩式解得:,方向水平向左;方向豎直向上。
點評:作為連接兩個物體的介質(zhì)繩,能實現(xiàn)力和能量的傳遞,這也就使兩個物體的運動狀態(tài)彼此都會發(fā)生影響,這就使物體的速度上存在一定的矢量關聯(lián),分解或者求解速度之間的約束關系就成為解決這類問題的關鍵。
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