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物理运动状态的分析就是这个ppt上的例一当时老师用这个图(就是一个朝左的斜面和一个斜面上的小物块)讲了当斜面有向左或向右

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/04/30 08:15:10
物理运动状态的分析
就是这个ppt上的例一
当时老师用这个图(就是一个朝左的斜面和一个斜面上的小物块)
讲了当斜面有向左或向右的加速度时带着滑块的受力状况和最后的临界状态
记得当时有一个最后向上滑 一个向下滑 (当然我也可能听错 或记错..)
.很久之后 我又分析了一下
可我现在只觉得加速度向右时 最后向下滑
加速度向左时 一开始f向上 再大 f=0 再大 f就反向了 最后最后的临界 向下的f不能再大了 就向上滑了?
★★能不能帮忙清晰地在给我说一下这两种过程呢 特别是最后的临界.(受力分析是按水平和竖直即加速度方向分解的)
除了那个斜面,PPT中的题目和你问的问题没什么关系啊!你啊,最好把题目描述清楚,哪怕你自己编一个题目也行.
再问: 就是没关系啊 您再仔细读一下吧 这是老师拓展的 (希望你不是单纯找茬的..)
再答: 我是想让你把讨论的对象的重要参数、初始状态及相关变量明确地说一下。虽然从你现在的描述也能猜个八九,但如果某些重要的地方猜错了,那回答就差之毫厘,谬以千里了。既然你不想说,那我就把我猜的说一下吧:   一倾角为 z 度的斜面置于某平面上,一质量为 m 的物体置于斜面之上,斜面与物体间的摩擦系数为 u(u ≥ tan(z))。现用一水平外力作用于斜面,使斜面以加速度 a 水平运动。分析 a 连续变化时,物体的运动情况。   重点:物体所受外力包括:重力 G、斜面力 X(包括支持力 N 和摩擦力 f)即:X = N + f——矢量加法,下面的分析,除特别说明,所有矢量符号都按矢量使用。所以,物体的合力就是:F = G + X;F 的大小、方向,由 G、X 共同决定。   规定:竖直方向,向上为正方向;水平方向,斜面运动方向为正方向; 1、斜面面向物体(即顶着物体)运动: (1)初始时,加速度为零,不管是静止还是匀速运动,物体都受力平衡。有:   N = mg·cos(z);垂直斜面向上;   f = mg·sin(z) ≤ u·N;平行斜面向上;   X = N + f = -G;竖直向上; 注意:这是一个重要的临界状态,画图时,过合力 X 的终点(即上端)作一水平直线 l。因为,要想保证物体只在水平方向运动,就要保证物体在竖直方向上没有加速度,即合力为零。这就要求 X 在竖直方向上的分力恒为 -G。因此,X 的终点必然在直线 l 上——起点自然与 G 相同,在物体重心。 (2)a > 0;   X 稍稍偏移竖直方向 y 度(y < z),指向 “斜前方”(相对于 a 的方向)。将 X 分 竖直方向:X1 = -G = X·cos(y); 水平方向:X2 = +m·a = X·sin(y); 可见:a 越大,必然要求 y 越大——这一点在 y < 90 之内都成立,而 y = 90 时,X 和 a 都已经是无穷大了。   将 X 重新分 垂直斜面:X3 = N = X·cos(z - y); 平行斜面:X4 = f = X·sin(z - y); 可见:从此开始,随着 a(或者说 y)的增大,N 在增大;f 在减小,所以 f 仍在摩擦力允许范围之内; (3)a 继续增大,使得 y = z。此时 X 与 N 重合:   N = X3 = X·cos(0) = X;   f = X4 = X·sin(0) = 0; (4)a 继续增大,使得 y > z。此时 X 到了 N 的前面:   N = X3 = X·cos(y - z);垂直斜面向上;   f = X4 = X·sin(y - z);平行斜面向 “下” ; (字数用完了,你追问一下,我把剩下的发给你)
再问: 你现在讨论的如果在斜面朝左的图中是不是a向右的时候(从(3)看应该是..) 还有一个问题 在每一种情况的讨论中 都用了一个X 可X不是固定的啊 “(2) 从此开始,随着 a(或者说 y)的增大,N 在增大;f 在减小,所以 f 仍在摩擦力允许范围之内;” 这一步我记得老师说的是f是被动力 向右的a大时f也要打 竖直方向上斜面力不变 (N f角度也不变)N就得减小 和你说的矛盾了呢? 还是我没明白你的意思呢? 辛苦你了.
再答: 本题符号较多,你最好亲自画图,认真看看。也许我的语言不够精炼,说了很多还没到重点,耐心看吧。对于你的疑问: 1、我现在说的是:斜面朝左、a 也朝左;或都朝右——总之是斜面顶着物体前进。这一点可不能理解错了,你可能没明白(3)的意思。 2、本题中,除了m、u、z,其他量都是变量,但这不影响我们用一个符号来表示它。你只要分清哪个是常量,哪个是变量就行了。 3、看了1,你就不会有此疑问了。 虽然你似乎更关心 a 朝右时的情况,但我最好善始善终。下面是后续分析:   从(4)中两式可见:由此开始,随着 a(或 y)的增大,N 还是在增大;f 也在增大——这就对 u 有所要求了。f 是有取值范围的:   0 ≤ f ≤ u•N;即:   0 ≤ X•sin(y - z) ≤ u•X•cos(y - z); 解,得:   u ≥ tan(y - z); 因为:y < 90;所以:y – z 会有一个上限值。所以:   ①:当 u ≥ tan(90 - z) 时,静摩擦力足以将物体的加速度维持在水平方向,物体将与斜面永远保持静止——只要 u足够大,或者 z 足够大,就有可能。不要忽略这一点。   ②:当 u < tan(90 - z) 时,因为 a 是可以取到无穷大的,所以,不论 u 多大,y - z 总能大到 u 不能满足条件。首先,会达到一个临界状态: (5)a 增大到使得 y 满足:tan(y – z) = u。于是:   X3 = N = X•cos(y - z);   X4 = f = X•sin(y – z) = X•cos(y - z)•tan(y – z) = u•N; f 恰好达到 “当前正压力下的” 最大静摩擦力。这是一个很重要的临界状态,我们将此时的y 的取值记作:y0。然后: (6)a 继续增大。分解 X:   X3 = N = X•cos(y - z);   X4 = f = X•sin(y - z); 根据摩擦力性质:f ≤ u•N;得:   X•sin(y - z) ≤ X•cos(y – z)•tan(y0 - z); 解,得:   y ≤ y0; 显然,此时应该取等号。下一瞬间,X 方向不变,但其终点将超出直线 l,导致 X 的分力之一:   X1 > -G; 物体产生向上的加速度,进而产生向上的速度。这个加速度依赖于斜面的作用力,所以物体不会离开斜面,而是沿斜面向上运动。这导致物体相对斜面有了向后的加速度,即物体水平加速度小于斜面:   X2 < m·a; 此后摩擦力变成滑动摩擦力,恒满足 f = u·N(即 f 、N 成比例)。现在X 的定位线,成了(5)中 X 所在的那条直线 l′。X 将保持方向不变,逐渐增大。
再问: 还有后续分析吧? (前边问的方向问题是我犯迷糊了 ..) 您继续说 ..
再答: 1、还少一句:物体将以向上逐渐增大、向前也逐渐增大(但不如斜面增大得快)的加速度,相对地面向斜上方前进;相对斜面则沿斜面上滑。 2、斜面背向物体运动: (1)同 1;当然,此时也有一条过 “初始 X” 上端的定位直线 l。 (2)a 开始增大,导致 X 产生偏角 y 度——还是 “向前” 偏。分解 X:   X1 = X•cos(y) = -G;与重力平衡;   X2 = X•sin(y) = m•a;提供与斜面相同的加速度;   X3 = N = X•cos(z + y);垂直斜面向上;   X4 = f = X•sin(z + y);平行斜面向上; 可见:从一开始,N 就 随 a(或 y)的增大而减小;f 则逐渐增大;因为 f 要满足:f ≤ f′,即:   X•sin(z + y) ≤ u•X•cos(z + y); 解,得:   u ≥ tan(z + y); 因为,z + y 的范围是 z ~ 90,所以 tan(z + y) 没有上限。即:状态(2)不可能永远保持下去。不管 u 多大,它总是一个固定值。y 总会增大到超过 u 的能力。而且由于 N 本身在减小,很快就达到一个临界状态: (3)a 增大到使得 tan(z + y) = u 了:   X3 = N = X•cos(z + y);   X4 = f = X•sin(z + y) = X•cos(z + y)•tan(z + y) = u•N 此时 y 的取值,与 1 中 y0 的情况类似。然后: (4)a 继续增大。与 1 中的(6)类似:   X 有向前倾斜(即增大 y)的趋势,这将导致 N 的减小和 f 的增大。但是 u = f / N 已经确定,所以 X 不可能向前倾斜。(3)中的 X 已是 X 的最大值。斜面将无力维持物体向前的加速度,物体开始沿斜面下滑。   不止如此。斜面的加速前进,导致物体与斜面间的作用力 X 减小。由于摩擦力变为滑动,f、N 、X将维持相同的角度关系。X 将按照新的定位线——(3)中 X 所在的直线——进行变化:方向固定不变,逐渐减小。   X 的变化本质上是由 N、f 的变化引起的。所以,这表示 N、f 也逐渐减小,直至变为零。 (5)N = f = X = 0: 这是个重要的临界状态:斜面对物体的作用力成了零,物体将只受重力作用。    (6)a 继续增大,但是 y 已不能增大——X 已为零,其实也就没有所谓的 y 了。   物体没有了水平加速度,前进的速度将维持(5)中的速度 v 的水平分量 v2 不变。随着斜面的加速,物体将脱离斜面。竖直方向,则以 v 的另一分量 v1 为初始值、g 为加速度进行匀加速运动。即:物体将以斜向下的速度 v ,加速度 g ,做“斜下抛运动”。
再问: 真的非常非常感谢 . 可到最后的临界还是模糊..(虽然你已经说的很清楚了..抱歉..) 第一种情况:(6)“下一瞬间,X 方向不变,但其终点将超出直线 l ?此后摩擦力变成滑动摩擦力,恒满足 f = u·N(即 f 、N 成比例)。现在X 的定位线,成了(5)中 X 所在的那条直线 l′。X 将保持方向不变,逐渐增大。5)中的X终点不还在初始的l上么?l'是哪一条? 为什么会保持方向不变逐渐增大?所以你补充的那一句我也还不怎么明白...
再答: 我不是老师,只是对物理挺感兴趣的。   “定位线” 只是我为了解释问题提出的概念,不是什么专业名词。你完全可以按字面意思理就是在某些特定情况下,有的力的变化符合某种规律。通常是力(对应的有向线段)上的某个特殊点(比如起点、终点)沿一条固定的 “线” 变化。   比如,本题中,两种情况的前半部分,力 X 都是起点不变,终点在一固定直线上,我们就可以说这条直线就是力 X 的 “定位线” 了。   至于后半部分,对于第一种情况:   我说的 “(5)中 X 所在的那条直线 l′ ” ,意思是:X 是一条有向线段,那么将它朝两个方向延长,不就形成一条直线吗。我们可以说 X 就在这条直线上吧?我说的 l′ 就是这条直线。只不过,这时,X 的起点和终点都在这条 “固定直线” 上了。那么,X 起点不变,终点在 l′ 上移动,对 X 来说,不就是 “方向不变,大小变化” 吗?   第二种情况类似,X 也有这样一条直线,也就是我说的那条 “新的定位线”。区别是:第一种情况,X 在伸长;第二种情况,X 在缩短。
再问: 估计是最后一次打扰了.. 第一种情况为什么X 在伸长 第二种X 在缩短 (虽然感觉起来是这样的 但是能明确的解释一下么 特别是第一个X伸长的 ~)
再答: 呵呵,上次就想说这一点了,但一来字数受限,二来认为你未必想那么深,不料你今天就问了。 首先,要记住运动的“基本性质”:物体的运动必然是连续的。   位移、速度、加速度乃至力的变化都是连续的。它们都不可能从一个非零值一下子变成零,反之亦然。当然,有些题目会为了“简化问题”而假定某些量可以瞬间增减——但本题没有这种假设!   情况一:斜面对物体的作用力只有N和f。要使物体有与斜面相同的加速度,就必须增加这两个力在水平方向上的分力。其实从微观上看,斜面与物体间加速度的“同步”是有时间间隔的,这段时间就是N和f发生变化的时间。   从(2)开始,斜面有大于物体的加速度——虽只有一瞬间,但确实有那么一瞬间。这导致斜面与物体间的距离——微观上的——有缩小趋势。即:物体相对斜面有“向后”的运动趋势。可将此运动趋势分解为“垂直斜面向下”和“平行斜面向上”两个“分运动趋势”。前者增大垂直弹性形变,进而弹力N增大;后者减弱物体在状态(1)中原有的“向下滑动趋势”,进而斜向上的静摩擦f减小。而N、f的变化自然构成了X的变化。   以上是定性分析,还没回答我们真正想知道的:变化后的X为什么会严格定位于水平线l。这需要定量分析,涉及到弹力、摩擦力的产生机理和更高深的数学知识,较复杂。我们可绕过这一节,用假设法反推:   假如X不在l上变化,那必然产生向上或向下的加速度,进而导致物体有竖直方向的运动。可能的运动方式只有两种: ①是物体脱离斜面,这就意味着N、f“瞬间”变为零; ②沿斜面滑动,这就意味着静摩擦“瞬间”变为了滑动摩擦; 显然,这都与“基本性质”矛盾——这一点才是关键。那么结论就是:X 必然 沿 l 偏移。   X 的这种增大方式,必然导致 f:N 的增大,直到 f:N = u 成立——这就是状态(5)了。前面分析过,只要u<tan(90-z)成立,状态(5)迟早会出现。 进入(6)后,N、f肯定要继续增大——记住这一点。那X也会增大,可能的增大方式只有三种: ①X继续向前倾斜,这意味着f:N继续增大,超过了u的限制——矛盾; ②X减小倾斜度,即回到(4)中的状态。那么f:N不增反减,这意味着摩擦力又从“最大静摩擦”减小为“普通静摩擦”;可是这时的X必然已超出了定位线l——画图即明,这表示物体将产向上的加速度,这就又产生前面(2)中所说的矛盾了; 所以X只能采用方式③增大:沿l′伸长。 我就不说第二种情况了,你可以自行推导。
物理运动状态的分析就是这个ppt上的例一当时老师用这个图(就是一个朝左的斜面和一个斜面上的小物块)讲了当斜面有向左或向右 在斜面上的物体重力有一个沿斜面向下的分力,这个向下的分力同时又等于重力和斜面对物体支持力的合力? 在斜面上的物体给斜面是不是就是一个压力? 质量为M的斜面体A(就是一个斜面)放在粗糙的水平地面上,质量为m的木块B放在斜面A上 斜面上有一个物体,当这个物体匀加速下滑时,斜面对地面的压力怎么求? 小车上固定着光滑的斜面.斜面的倾角为α,小车以恒定的加速度向前运动,有一个物体放在斜面上,相对地面静止,此时这个物体相对 电势、电势能的性质)一个质量为m、带电量为+q的小物块,可在倾角为θ的绝缘斜面上运动,斜面低端有一与斜面垂直的固定绝缘板 如图所示,在光滑固定斜面上有一个重为G的物体,若沿斜面向上和沿水平向左方向各加一个大小都为G/2的力,使物体处于平衡状态 物理受力分析题质量为m的物体A用平行于斜面的细线连接置于光滑的斜面上,若斜面向左方作加速运动,当物体开始脱离斜面时,它的 物体沿光滑斜面加速向右下滑,斜面向什么方向运动,清大师们用高中的物理的知识做出斜面的完整受力分析 物块在斜面上向左加速下滑,斜面不动,分析地面给斜面摩擦力的原因 一个物体放在斜面上,根据物体的运动状况和斜面上是否粗糙来判断斜面受地面摩擦力的情况