陕西省礼泉县第二中学曹爱萍
牛顿定律在动力学中占很重要的地位,解答有关动力学的试题都要用到牛顿定律。有这样一类型题,系统受合力不为零,但系统内某个物体受力平衡,解这类题用“整体法”较为简便。
例1一只质量为m的小猫,跳起抓住悬在天花板上质量为M的竖直木杆,在这瞬间,悬木杆的绳断了。设木杆足够长,由于小猫不断向上爬,可使小猫离地高度不变,则木杆下落的加速度是多少?
分析和解答把杆和猫视为一整体,线断后这个整体的外力是(M+m)g,小猫离地高度不变,对地加速度为零。设杆的加速度为a,对整体由牛顿第二定律得:
F=Ma,即(M+m)g=Ma
则a=(M+m)g/M,方向竖直向下。
例2质量M=10kg的三角形木块ABC静置于粗糙水平地面上,u=0.02。在ABC倾角为30°的斜面上,有一质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑,当滑行路程s=1.4m时,其速度v=1.4m/s。在这个过程中,ABC没有动,求地面对ABC的摩檫力的大小和方向。(g=10m/s)
高考参考答案解法由匀加速运动公式,得物块沿斜面下滑时的加速度
整体法解答由运动学公式,得物块沿斜面下滑的加速度m/s2
将a沿水平方向,竖直方向分解得:
三角形木块和物块整体受重力(M+m)g,地面对它们支持力FN(竖直向上),摩檫力Ff(水平向左),对整体用牛顿第二定律:
可以看出,第二种解法简便得多,因为“整体法”分析外力,可减少内力,使列式方便、简捷。运用“整体法”要抓住两点:(1)分析系统受外力;(2)分析系统内各物体加速度大小和方向。