tft每日頭條

 > 圖文

 > 牛頓三大定律解答題練習

牛頓三大定律解答題練習

圖文 更新时间:2025-05-21 02:36:30

【題頭】用牛頓定律解決問題,其關鍵是明确研究對象的受力和運動情況(速度和加速度)。彈簧上有物體的情況比較複雜,也是同學們比較頭疼的問題。本題從物體受力産生的加速度角度分析了物體的分離問題,相信對同學們今後思考此類問題有一定啟示。

牛頓三大定律解答題練習(用牛頓定律解決彈簧上物體的分離問題示例)1

【例題】

一彈簧秤的秤盤M質量M=1.5kg,盤内放一質量為m=10.5kg的物體P,彈簧質量不計,其勁度系數為K=800N/m,系統處于靜止狀态,如圖所示。現給P施加一個豎直向上的力F,使P從靜止開始向上做勻加速直線運動,已知在最初0.2s内F是變化的,在0.2s後是恒定的,求F的最大值和最小值各是多少?(g=10m/s2

牛頓三大定律解答題練習(用牛頓定律解決彈簧上物體的分離問題示例)2

解:原來靜止時,彈簧壓縮量設為x0,則

kx0=(m M)g

解得 x0=0.15m

未分離前二者具有共同加速度

考慮剛起動時F為F1,對物體、托盤整體受力分析如下:

牛頓三大定律解答題練習(用牛頓定律解決彈簧上物體的分離問題示例)3

牛頓第二定律得

F1 kx0-(m M)g=(m M)a

比較①②式,即有 F1=(m M)a

牛頓三大定律解答題練習(用牛頓定律解決彈簧上物體的分離問題示例)4

物體、托盤向上運動過程中彈簧對托盤向上的彈力逐漸減小,要維持二者共同的恒定加速度,F必須增大。所以剛啟動時的F1F的最小值。

t=0.2s後F變為恒力,說明物體不再受到彈簧形變的影響了,即0.2s後物體、托盤分離。此時之後,物體隻在恒定的重力和F的作用下,保持勻加速。

那麼在t=0.2s分離瞬時:

物體、托盤之間壓力恰好為零,且二者具有相同的加速度。

設此時FF2F的最大值),對物體由牛頓第二定律得

F2-mg=ma

此時彈簧壓縮量設為x,對托盤M有

kx-Mg=Ma

對物體、托盤運動情況,由運動學知識得

x0-x=at2/2

⑤⑥式聯立解得

a=6m/s2x=0.03m

a值代入③式,解得最小值F1=72N

a值代入④式,解得最大值F2=168N

牛頓三大定律解答題練習(用牛頓定律解決彈簧上物體的分離問題示例)5

[品析]

在0.2s後F變為恒定是解決本題的關鍵。物體要保持勻加速運動,就要受到恒定的合外力。而在物體與托盤分離之前,受到與托盤相連的彈力的影響,F必須改變。而隻有物體和托盤脫離,F才能變為恒定。

牛頓三大定律解答題練習(用牛頓定律解決彈簧上物體的分離問題示例)6

[拓展]

搞清楚運動過程是解決物理問題的關鍵。從運動角度物體的加速度沒有辦法再相同,物體便會分離;從受力角度,物體之間沒有相互作用的彈力,物體便會分離。物理分離瞬間加速度、速度相等、物體之間的彈力為零,是解決這類問題的途徑。

牛頓三大定律解答題練習(用牛頓定律解決彈簧上物體的分離問題示例)7

,

更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!

查看全部

相关圖文资讯推荐

热门圖文资讯推荐

网友关注

Copyright 2023-2025 - www.tftnews.com All Rights Reserved