斜面上的力学问题
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斜面上的力分析与计算斜面是我们日常生活中常见的物理问题中的一个重要概念。
通过分析和计算斜面上的力,我们可以更好地理解物体在斜面上的运动和力的作用关系。
本文将详细讨论斜面上的力分析与计算的方法和原理。
一、斜面的基本概念斜面是指与水平面不平行的平面,其倾斜角度可以根据实际情况而定。
在物理学中,我们通常使用α表示斜面的倾斜角。
斜面可以用来模拟现实中的各种情况,例如斜坡、滑道等。
二、斜面上的力分析物体在斜面上的运动可以被分解为沿着斜面的平行方向和垂直于斜面的垂直方向。
根据牛顿第二定律,物体在这两个方向上受到的力可以分别进行分析。
1. 垂直方向力的分析在垂直方向上,物体受到重力的作用。
根据斜面的倾斜角度,可以将重力分解为垂直于斜面和沿斜面的两个分力。
其中,垂直于斜面的重力分力可以计算为mgcosα,其中m为物体的质量,g为重力加速度。
垂直方向上的其他力如支持力等也可以进行相应的分析。
2. 平行方向力的分析在平行方向上,斜面上的力可以分为摩擦力和斜面上另外一个物体对物体的作用力。
如果物体没有发生滑动,则摩擦力与斜面上的另外一个物体对物体的作用力相等,且可以根据斜面上物体的质量、斜面倾斜角度和斜面的摩擦系数来计算。
三、斜面上力的计算通过上述的力分析,我们可以得到斜面上物体受到的各个力的分力,并根据具体情况进行计算。
以下是几个常见的斜面上力的计算问题:1. 斜面上物体静止情况下的力计算对于一个斜面上的物体,如果不发生滑动,则摩擦力与斜面上物体对物体的作用力相等。
可以使用以下公式进行计算:μ*m*g*sinα = m*g*cosα其中,μ为斜面的摩擦系数,m为物体的质量,g为重力加速度,α为斜面的倾斜角度。
2. 斜面上物体运动情况下的力计算如果物体发生滑动,则摩擦力需要重新计算。
根据运动学和动力学的原理,可以使用以下公式进行计算:μ*m*g*cosα = m*a其中,μ为斜面的摩擦系数,m为物体的质量,g为重力加速度,α为斜面的倾斜角度,a为物体在斜面上的加速度。
如何计算物体在斜面上的运动引言:斜面是我们生活中随处可见的物体,如坡道、滑雪道等,而物体在斜面上的运动问题是力学中的经典问题。
正确计算物体在斜面上的运动,对于理解力学规律和实际应用有重要意义。
本文将从斜面的基本特征、摩擦力、重力以及斜面上的平衡和运动等方面探讨如何准确计算物体在斜面上的运动。
一、斜面的基本特征斜面是一个有倾角的平面,它可以看作是一个力学系统。
在计算物体在斜面上的运动之前,我们需要了解斜面的基本特征。
斜面的倾角可以以度数或弧度表示,一般用角度符号θ表示。
斜面的摩擦系数和摩擦力也是斜面运动计算的关键参数。
斜面可以是光滑的,也可以是粗糙的,具体的情况需要根据实际问题来判断。
二、摩擦力对斜面运动的影响摩擦力是指物体在接触面间相对滑动时产生的阻力。
当物体放置在斜面上时,存在两种摩擦力。
一种是平行于斜面的摩擦力,另一种是垂直于斜面的摩擦力。
平行于斜面的摩擦力可以通过摩擦系数μ与垂直于斜面的压力P相乘得到。
而物体在斜面上的运动是否受到摩擦力的影响,则取决于物体的质量以及斜面的倾角θ和摩擦系数μ的关系。
三、重力对斜面运动的作用物体在斜面上运动时,重力是其主要的作用力。
重力的大小可以根据物体的质量和重力加速度来计算。
在斜面上,重力可以分解为两个分力,一个平行于斜面,另一个垂直于斜面。
平行于斜面的力称为斜面的分力,垂直于斜面的力称为斜面的垂直分力。
这两个分力共同决定物体在斜面上的运动状态。
四、斜面上的平衡和运动当物体放置在斜面上时,会出现以下三种运动状态:平衡、上滑和下滑。
在平衡状态下,物体的重力分力与滑动摩擦力相等,物体保持静止。
当物体处于斜面上滑动时,斜面的分力大于摩擦力,物体将加速下滑。
而当物体处于斜面上下滑动过程中的某一时刻,斜面的分力等于摩擦力,物体将以匀速下滑。
这些状态可以通过运动学和动力学的方法来计算。
结论:正确计算物体在斜面上的运动对于理解力学规律和实际问题具有重要意义。
通过了解斜面的基本特征,摩擦力的作用以及重力的影响,我们可以准确计算物体在斜面上的运动。
斜面上的力学问题1.如图甲所示,一物块放在粗糙斜面上,在平行斜面向上的外力F作用下,斜面和物块始终处于静止状态,当F按图乙所示规律转变时,关于物块与斜面间摩擦力的大小转变的说法正确的是()A.必然增大B.可能一直减小C.可能先增大后减小D.可能一直增大2.如图为无动力小车在斜面上某人拍的一张那时完整的照片,已知斜面倾角为α,小车上悬挂一个小球,小球与车维持相对静止时,悬线与垂直于斜面的方向夹角为β,下面判断正确的是()A.若是β=α,小车必然处于静止状态B.若是β=0,斜面必然是滑腻的C.若是β>α,小车必然是加速向下运动D.不管小车做什么运动,悬线都不可能图中虚线的右边3.如图(a)所示,用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的滑腻斜面上的物体,慢慢增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F转变的图像如图(b)所示,若重力加速度g取10m/s2.依照图(b)中所提供的信息能计算出()A.加速度从2m/s2增加到6m/s2的进程中物体的速度转变B.加速度为6m/s2时物体的速度C.斜面的倾角D.物体的质量4.如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,假设在物块上再施加一竖直向下的恒力F,那么( )A.物块可能匀速下滑B.物块仍以加速度a匀加速下滑C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑5.一斜劈静止于粗糙的水平地面上,在其斜面上放一滑块m,假设给m一贯下的初速度v0,则m正好维持匀速下滑.如图所示,此刻m下滑的进程中再加一个作使劲,那么以下说法正确的选项是( )A.在m上加一竖直向下的力F1,则m将维持匀速运动,M对地有水平向右的静摩擦力的作用 B.在m上加一沿斜面向下的力F2,则m将做加速运动,M对地有水平向左的静摩擦力的作用C.在m上加一水平向右的力F3,则m将做减速运动,在m停止前M对地有水平向右的静摩擦力的作用D.不管在m上加什么方向的力,在m停止前M对地面都无静摩擦力的作用6.如图甲所示,为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移与斜面倾角θ的关系,将某一物体每次以不变的初速度v0沿足够长的斜面向上推出,调剂斜面与水平方向的夹角θ,实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示,g取10 m/s2,依照图像可求出()A.物体的初速度v0=3m/sB.物体与斜面间的动摩擦因数μ=C.取不同的倾角θ,物体在斜面上能达到的位移x的最小值x min=D.当某次θ=30°时,物体达到最大位移后将沿斜面下滑7.如图所示,在粗糙的水平面上,静置一矩形木块,木块由A、B两部份组成,A的质量是B的3倍,两部份接触面竖直且滑腻,夹角θ=30°,现用一与侧面垂直的水平力F推着B木块贴着A匀速运动,A木块仍然维持静止,那么A受到的摩擦力大小与B受到的摩擦力大小之比为()A.3B.√3C.√33D.√328.如图(a),质量m=1kg的物体沿倾角θ=37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动,风对物体的作使劲沿水平方向向右,其大小与风速v成正比,比例系数用k表示,物体加速度a与风速v的关系如图(b)所示.求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)比例系数k.9.固定滑腻细杆与地面成必然倾角,在杆上套有一个滑腻小环,小环在沿杆方向的推力F 作用下向上运动,推力F与小环速度v随时刻转变规律如下图,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)小环的质量m;(2)细杆与地面间的倾角.10.楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ=37°,一装璜工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作使劲始终维持竖直向上,大小为F=10N,刷子的质量为m=,刷子可视为质点.刷子与板间的动摩擦因数为,板长为L=4m,取sin37°=,试求:(1)刷子沿天花板向上运动的加速度;(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时刻.11.俯式冰橇(Skeleton)又叫钢架雪车,是2021年索契冬奥会的竞赛项目之一.俯式冰橇的赛道可简化为长度为1200m、起点和终点高度差为120m的斜坡.竞赛时,动身信号灯亮起后,质量为M=70kg的运动员从起点开始,以F=40N、平行赛道的恒力推动质量m=40kg的冰橇开始运动,8s末迅速登上冰橇与冰橇一路沿直线运动直到终点.已知冰橇与赛道间的动摩擦因数μ=,设运动员登上冰橇前后冰橇速度不变,不计空气阻力,求:(g=10m/s2,取赛道倾角的余弦值为1)(1)动身8s内冰橇发生的位移;(2)竞赛中运动员的最大速度.12.如下图,编号1是倾角为37°的三角形劈,编号2、3、4、5、6是梯形劈,三角形劈和梯形劈的斜脸部份位于同一倾斜平面内,即三角形劈和梯形劈组成一个完整的斜面体.可视为质点的物块质量为m=1kg,与斜脸部份的动摩擦因数均为μ1=,三角形劈和梯形劈的质量均为M=1kg,劈的斜面长度均为L=,与地面的动摩擦因数均为μ2=,它们紧靠在一路放在水平面上,现使物块以平行于斜面方向的初速度v0=6m/s从三角形劈的底端冲上斜面,假定最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.(g=10m/s2,sin37°=,cos37°=)(1)假设将所有劈都固定在水平面上,通过计算判定物块可否从第6块劈的右上端飞出?(2)假设所有劈均不固定,物块滑动到第几块劈时梯形劈开始相对地面滑动?(3)劈开始相对地面滑动时,物块的速度为多大?。
斜物块上放物体会动吗斜面上放物体的运动规律斜面上放物体是否会运动,这是一个常见的物理问题。
本文将结合运动学和力学的知识,来分析斜面上放物体的运动规律。
1. 斜面上放物体的受力分析首先,我们需要了解斜面上物体所受的各种力。
如下图所示,在斜面上放置一个物体,重力$mg$始终向下作用,垂直于斜面。
假设斜面与水平面的夹角为$\theta$,则斜面对物体也会产生一个作用力$F_N$,垂直于斜面。
因为斜面的倾斜,$F_N$可以分解为垂直于水平面的分力$N$和平行于水平面的分力$F_{fr}$,其中$N$是物体受到的支持力,$F_{fr}$是物体受到的摩擦力。
2. 斜面上放物体的运动分析根据牛顿第一定律,如果物体受到的合力为零,则物体静止;如果物体受到的合力不为零,则物体运动。
因此,我们先来比较一下物体所受合力和物体重力的关系。
当斜面与水平面的夹角$\theta<\theta_c$时,有$F_{fr}= \mu N$,其中$\mu$为物体与斜面间的摩擦系数,$\theta_c$为斜面的摩擦角。
此时,物体受到的合力为:$$F_h = F_N- F_{fr}= mg\sin\theta - \mu mg\cos\theta$$根据斜面上物体的运动规律,当$F_h>0$时,物体将向下滑动;当$F_h=0$时,物体将静止;当$F_h<0$时,物体将受到向上的加速度,反向滑动。
因此,当$\theta<\theta_c$时,物体将静止在斜面上。
当斜面与水平面的夹角$\theta\geq\theta_c$时,由于物体所受到的合力方向与斜面垂线方向相反,因此物体将发生向下的加速度运动。
此时,物体所受的合力为:$$F_h = F_N- F_{fr}= mg\sin\theta - \mu mg\cos\theta < 0$$斜面上物体的加速度$a$与合力$F_h$之间满足下面的关系:$$a=\frac{F_h}{m}$$因此,当$\theta\geq\theta_c$时,物体将受到向下的加速度运动。
斜面坡度与大小力的关系斜面坡度与大小力的关系是物理学中一个非常重要的研究课题。
斜面是指一个倾斜的平面,其表面有一个角度,用来描述该斜面与一个水平面之间的夹角。
大小力是指施加在物体上的力量的大小。
在斜面上,物体会受到斜面的作用力和重力的作用力,这两个力的大小会受到斜面的坡度的影响。
首先,我们来探讨斜面坡度越大,物体所受的力量会发生怎样的变化。
当斜面的坡度较小时,重力对物体的作用力会相对较大,而斜面对物体的作用力较小。
随着斜面的坡度增加,重力对物体的作用力会相对减小,而斜面对物体的作用力会相对增大。
这是因为斜面的坡度越大,物体下滑的趋势就越明显,所以斜面对物体的阻力也会越大。
因此,可以说斜面的坡度越大,物体所受的力量越大。
其次,我们来探讨斜面坡度与物体所需施加的力量之间的关系。
当物体静止在斜面上时,斜面对物体的作用力与重力对物体的作用力必须达到平衡,才能保持物体的静止。
这时,斜面对物体的作用力与重力对物体的作用力大小相等,即重力的大小等于斜面对物体的作用力的大小。
当物体开始沿着斜面下滑时,斜面对物体的作用力和重力对物体的作用力之间会发生变化。
斜面对物体的作用力会逐渐减小,而重力对物体的作用力则保持不变。
斜面对物体的作用力逐渐减小的原因是因为物体沿斜面下滑的速度增加,斜面对物体的阻力也随之增加。
所以,斜面对物体的作用力会逐渐减小,直到最终消失。
当斜面对物体的作用力消失时,物体将会以一定的速度下滑。
最后,我们来探讨斜面坡度与物体下滑时所需施加的力量之间的关系。
当物体下滑时,需要施加的力量必须与斜面对物体的作用力相等,才能保持物体的匀速下滑。
根据第二定律的公式F = ma,斜面对物体的作用力可以用物体的质量乘以加速度来表示。
加速度可以用速度变化的量除以时间来计算,即a = (v - u) / t,其中v表示物体下滑时的末速度,u表示物体下滑时的初速度,t表示物体下滑所用的时间。
因此,斜面对物体的作用力可以表示为F = m(v - u) / t。
牛顿第二运动定律与斜面的应用与计算牛顿第二运动定律是经典力学中的重要定律之一,它描述了物体在受到外力作用时的运动状态。
斜面是一种常见的力学问题中的几何形状,它在许多实际应用中都具有重要的作用。
本文将介绍牛顿第二运动定律,并探讨其与斜面的应用与计算。
牛顿第二运动定律的表述如下:当一个物体受到力的作用时,它的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。
用数学公式表示为 F=ma,其中 F 表示物体受到的作用力,m 表示物体的质量,a 表示物体的加速度。
在斜面问题中,我们通常会涉及到物体在斜面上运动的情况。
斜面可以是平滑的,也可以是粗糙的。
在不考虑空气阻力的情况下,我们可以根据斜面的倾角和物体所在位置的高度差,推导出物体在斜面上的运动规律。
但在实际应用中,考虑空气阻力和摩擦力的影响会更加准确。
首先,考虑一个光滑的斜面,物体的质量为 m,倾角为θ。
在斜面上,物体受到的重力可以分解为两个分力:垂直于斜面的分力m·g·cosθ 和平行于斜面的分力m·g·sinθ。
其中 g 表示重力加速度。
根据牛顿第二运动定律,物体在斜面上的加速度与斜面的倾角和物体质量有关。
通过分析斜面上的受力情况,可以得出物体在斜面上的加速度表达式:a=g·sinθ。
这意味着物体在斜面上的加速度与斜面的倾角成正比。
接下来,我们可以利用这个加速度表达式来计算物体在斜面上的各种运动参数。
例如,当我们知道物体的质量、斜面倾角以及物体所处位置的高度差时,我们可以计算物体在斜面上的加速度、速度和位移。
在考虑摩擦力的情况下,斜面可以是粗糙的。
在这种情况下,除了考虑斜面的倾角和物体的质量外,我们还需要考虑物体与斜面之间的摩擦系数。
摩擦力是与两个物体表面相互接触,并相对于彼此滑动或者有相对运动趋势时产生的力。
在斜面上考虑摩擦力时,我们需要分析物体受到的所有力,并应用牛顿第二运动定律,计算物体的加速度。
摩擦力的大小可以由以下公式计算:F_friction=μ·m·g·cosθ,其中μ 表示摩擦系数。
高考物理力学斜面题高考物理力学斜面题是高考物理试卷中常见的题型之一,涉及到斜面上物体的平衡、滑动等问题。
本文将介绍几个典型的高考物理力学斜面题,并给出解答过程。
第一个例题是关于斜面上物体平衡问题的,题目如下:题目:有一个质量为m的物体放在倾角为θ的光滑斜面上,斜面上的重力加速度为g,斜面长度为l。
求当物体静止在斜面上时,斜面对物体的支持力F的大小。
解答:在斜面上,物体受到的力有支持力F和重力m*g,根据斜面对物体的支持力垂直于斜面的特点可以得到:F*sinθ = m*g所以支持力F的大小为 F = m*g/sinθ第二个例题是关于斜面上物体滑动问题的,题目如下:题目:有一个质量为m的物体放在倾角为θ的光滑斜面上,斜面上的重力加速度为g,斜面长度为l。
求当斜面倾角θ逐渐增大时,物体开始向下滑动时的最小倾角θ'是多少?解答:在物体开始向下滑动时,斜面对物体的摩擦力f的大小等于斜面上物体受到的最大静摩擦力f_max。
根据摩擦力的表达式可得:f_max = μ*m*g*cosθ'其中,μ为动摩擦系数。
而在物体即将开始滑动时,静摩擦力达到最大,所以f_max = μ*m*g*cosθ。
将两个等式联立可以得到:μ*m*g*cosθ' = μ*m*g*cosθ化简可得:cosθ' = cosθ所以当物体开始向下滑动时,最小倾角θ'与原倾角θ相等。
第三个例题是关于斜面上物体滑动加速度问题的,题目如下:题目:有一个质量为m的物体放在倾角为θ的粗糙斜面上,斜面上的重力加速度为g,斜面长度为l。
物体受到的摩擦力的大小为f,求当物体开始向下滑动时,物体的加速度a的大小。
解答:在物体开始向下滑动时,摩擦力的大小等于物体所受到的最大静摩擦力f_max。
根据摩擦力的表达式可得:f_max = μ*m*g*cosθ其中,μ为动摩擦系数。
而物体开始向下滑动时,静摩擦力降为动摩擦力,所以f = μ*m*g*cosθ。
研究物体的加速度与斜面的运动研究物体在斜面上的运动是力学中一个重要的课题。
通过研究物体在斜面上受到的重力、摩擦力等力的作用,可以深入理解物体的加速度与斜面的关系。
本文将探讨物体在斜面上受力情况的基本原理,并讨论加速度与斜面的运动之间的关系。
一、物体在斜面上的受力分析物体在斜面上运动时,受到的力包括重力和斜面对物体的支持力。
重力作用于物体的重心,指向地球的中心,其大小等于物体的质量乘以重力加速度 g。
斜面对物体的支持力由法向量和切向量组成,其大小等于斜面对物体施加的垂直力与切向力的合力,与重力垂直。
二、物体在斜面上的加速度计算物体在斜面上受到的合外力是斜面对物体的支持力与重力的合力,其方向沿着斜面向下。
根据牛顿第二定律 F = ma,物体在斜面上的加速度 a 等于斜面对物体的支持力与重力的合力除以物体的质量 m。
考虑到斜面的倾角θ,可以将斜面对物体的支持力和重力分解为平行于斜面和垂直于斜面的分力。
根据三角函数的关系,可以得出物体在斜面上的加速度 a 等于g*sinθ,其中 g 是重力加速度。
三、实验验证与应用为了验证物体在斜面上的加速度计算公式,可以进行实验测量。
首先,选择一块光滑的斜面,并在斜面上固定一个测量器。
然后,选择不同质量的物体,利用弹簧测力计测量斜面对物体的支持力,并记录测得的结果。
根据这些数据,可以计算出物体在斜面上的加速度,并与理论值进行比较。
物体在斜面上的运动与斜面的倾角、摩擦系数等因素密切相关。
当斜面的倾角增大时,物体在斜面上的加速度也会增大。
当斜面的倾角大到一定程度时,物体将会发生滑动运动而不再保持静止。
此外,摩擦系数也会对物体的加速度产生影响。
若斜面和物体之间的摩擦力较小,则物体的加速度较大。
四、加速度与斜面角度的关系根据物体在斜面上的加速度计算公式 a = g*sinθ,可以看出加速度与斜面角度成正比。
当斜面角度增大时,物体在斜面上的加速度也会增大;当斜面角度减小时,物体在斜面上的加速度也会减小。
斜面运动物体在斜面上滑动的力学分析斜面运动是指一个物体在斜面上滑动的运动过程。
在斜面运动的力学分析中,我们可以考虑以下几个方面:斜面上的重力、斜面的倾角、物体的质量、摩擦力、加速度等。
首先,我们来考虑斜面上的重力作用。
重力是指物体受到地球的引力。
在斜面上,重力可以分解为垂直于斜面方向的分力(N)和平行于斜面方向的分力(Mg sinθ,其中M为物体的质量,g为重力加速度,θ为斜面的倾角)。
接下来,我们考虑斜面的摩擦力。
在斜面上,物体会受到摩擦力的作用,其方向与物体所受的平行分力相反,大小由摩擦系数(μ)和垂直分力(Mg cosθ)决定。
摩擦力可以分为静摩擦力与动摩擦力。
斜面上的动摩擦力可以通过下面的公式来计算:F_friction = μ * N然后,我们来考虑物体在斜面上的加速度。
根据牛顿第二定律,物体在斜面上的加速度可以通过下面的公式计算:a = (Mg sinθ - F_friction) / M当物体开始滑动时,静摩擦力的大小可以通过下面的公式计算:F_friction_m ax = μ_s * N其中,μ_s为静摩擦系数,N为垂直分力。
另外,斜面的倾角也会对物体的滑动速度产生影响。
我们可以通过下面的公式来计算物体的滑动速度:v = sqrt(2 * g * h)以上是对斜面运动物体力学分析的基本内容。
但是需要注意的是,上述分析是基于理想情况下的情形,并假设斜面是光滑的。
在实际情况中,还需要考虑其他因素的影响,如空气阻力、斜面的粗糙度等。
综上所述,斜面运动物体的力学分析包括斜面上的重力、斜面的倾角、物体的质量、摩擦力、加速度等要素。
通过运用牛顿力学定律,可以计算出物体在斜面上的加速度和滑动速度。
然而,在实际情况中,需考虑其他因素的影响,以获得更精确的结果。
斜面运动物体在斜面上滑动的力学分析斜面运动物体是指在一个倾斜角度不为零的斜面上进行滑动运动的物体。
在分析这类运动时,我们需要考虑斜面的倾角、物体的质量、重力、斜面对物体的支撑力以及物体在斜面上的摩擦力等因素。
本文将从这些因素出发,对斜面运动物体的力学进行分析。
一、物体在斜面上的受力情况当物体沿斜面下滑时,有三个力可作用于它:重力、斜面对物体的支撑力和物体在斜面上的摩擦力。
1. 重力:物体的重力始终指向地心,与斜面的倾斜角度无关。
重力的大小可以通过物体的质量m和重力加速度g来计算,即Fg = mg。
2. 斜面对物体的支撑力:斜面对物体的支撑力垂直于斜面,可分解为两个分力,一个垂直于斜面的力N,另一个平行于斜面的力Fn(即法向力)。
其中,垂直于斜面的支撑力N与物体的重力平衡,即N = mgcosθ,其中θ为斜面的倾角。
3. 物体在斜面上的摩擦力:当物体沿斜面滑动时,会受到斜面表面对它的摩擦力的阻碍。
这个摩擦力可以分为两种情况:a) 静摩擦力:当物体处于静止时,斜面对物体的支撑力的分力Fn 与物体在斜面上的摩擦力的分力Fs相等,即Fs = Fn = mgcosθ。
静摩擦力的大小不超过动摩擦力的最大值,可以用物体与斜面间的静摩擦系数μs与垂直斜面方向上的支撑力N相乘来计算,即Fs ≤ μsN。
b) 动摩擦力:当物体开始运动时,斜面对物体的支撑力在平行斜面方向上的分力Fn'与物体在斜面上的摩擦力的分力Fd相等。
动摩擦力的大小可以用物体与斜面间的动摩擦系数μd与垂直斜面方向上的支撑力N相乘来计算,即Fd = μdN。
二、物体在斜面上的运动分析在了解了物体在斜面上的受力情况之后,我们可以对物体的运动进行分析。
以物体沿斜面向下滑动为例,具体分析如下:1. 斜坡无摩擦力的情况当斜面上没有摩擦力时,物体只受到斜面对物体的支撑力和重力的作用。
根据牛顿第二定律,物体在斜面平行方向上的合力为零,即F 合 = Fn' - mgsinθ = 0。
斜面上的力学问题
1.如图甲所示,一物块放在粗糙斜面上,在平行斜面向上的外力F作用下,斜面和物块始终处于静止状态,当F按图乙所示规律变化时,关于物块与斜面间摩擦力的大小变化的说法正确的是()
A.一定增大
B.可能一直减小
C.可能先增大后减小
D.可能一直增大
2.如图为无动力小车在斜面上某人拍的一张当时完整的照片,已知斜面倾角为α,小车上悬挂一个小球,小球与车保持相对静止时,悬线与垂直于斜面的方向夹角为β,下面判断正确的是()
A.如果β=α,小车一定处于静止状态
B.如果β=0,斜面一定是光滑的
C.如果β>α,小车一定是加速向下运动
D.无论小车做什么运动,悬线都不可能图中虚线的右侧
3.如图(a)所示,用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体,逐渐增
大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图像如图(b)所示,若重力加速度g取10m/s2.根据图(b)中所提供的信息能计算出()
A.加速度从2m/s2增加到6m/s2的过程中物体的速度变
化
B.加速度为6m/s2时物体的速度
C.斜面的倾角
D.物体的质量
4.如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一竖直向下的恒力F,则( )
A.物块可能匀速下滑
B.物块仍以加速度a匀加速下滑
C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑
5.一斜劈静止于粗糙的水平地面上,在其斜面上放一滑块m,若给m一向下的初速度v0,
则m正好保持匀速下滑.如图所示,现在m下滑的过程中再加一个作用力,则以下说法正确的是()
A.在m上加一竖直向下的力F1,则m将保持匀速运动,M对地有水平向右的静摩擦力
的作用
B.在m上加一沿斜面向下的力F2,则m将做加速运动,M对地有水平向左的静摩擦力
的作用
C.在m上加一水平向右的力F3,则m将做减速运动,在m停止前M对地有水平向右的
静摩擦力的作用
D.无论在m上加什么方向的力,在m停止前M对地面都无静摩擦力的作用
6.如图甲所示,为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移与斜面倾角θ的关系,将某一物体每次以不变的初速度v0沿足够长的斜面向上推出,调节斜面与水平方向的夹角θ,实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示,g取10 m/s2,根据图像可求出()
A.物体的初速度v 0=3m/s
B.物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.75
C.取不同的倾角θ,物体在斜面上能达到的位移x的最小
值x min=1.44m
D.当某次θ=30°时,物体达到最大位移后将沿斜面下滑
7.如图所示,在粗糙的水平面上,静置一矩形木块,木块由A、B两部分组成,A的质量是B的3倍,两部分接触面竖直且光滑,夹角θ=30°,现用一与侧面垂直的水平力F 推着B木块贴着A匀速运动,A木块依然保持静止,则A受到的摩擦力大小与B受到的摩擦力大小之比为()
A.3
B.√3
C.√3
3D.√3
2
8.如图(a),质量m=1kg的物体沿倾角θ=37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动,风对物体的作用力沿水平方向向右,其大小与风速v成正比,比例系数用k表示,物体加速
度a与风速v的关系如图(b)所示.求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数;
(2)比例系数k.
9.固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F 作用下向上运动,推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小环的质量m;
(2)细杆与地面间的倾角.
10.楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ=37°,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F=10N,刷子的质量为m=0.5kg,刷子可视为质点.刷子与板间的动摩擦因数为0.5,板长为L=4m,取sin37°=0.6,试求:
(1)刷子沿天花板向上运动的加速度;
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.
11.俯式冰橇(Skeleton)又叫钢架雪车,是2014年索契冬奥会的比赛项目之一.俯式冰橇的
赛道可简化为长度为1200m、起点和终点高度差为120m的斜坡.比赛时,出发信号灯亮起后,质量为M=70kg的运动员从起点开始,以F=40N、平行赛道的恒力推动质量m=40kg的冰橇开始运动,8s末迅速登上冰橇与冰橇一起沿直线运动直到终点.已知冰橇与赛道间的动摩擦因数μ=0.05,设运动员登上冰橇前后冰橇速度不变,不计空气阻力,求:(g=10m/s2,取赛道倾角的余弦值为1)
(1)出发8s内冰橇发生的位移;
(2)比赛中运动员的最大速度.
12.如图所示,编号1是倾角为37°的三角形劈,编号2、3、4、5、6是梯形劈,三角形劈和梯形劈的斜面部分位于同一倾斜平面内,即三角形劈和梯形劈构成一个完整的斜面体.可视为质点的物块质量为m=1kg,与斜面部分的动摩擦因数均为μ1=0.5,三角形劈和梯形劈的质量均为M=1kg,劈的斜面长度均为L=0.3m,与地面的动摩擦因数
均为μ2=0.2,它们紧靠在一起放在水平面上,现使物块以平行于斜面方向的初速度v0 =6m/s从三角形劈的底端冲上斜面,假定最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.
(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)若将所有劈都固定在水平面上,通过计算判断物块能否从第6块劈的右上端飞出?
(2)若所有劈均不固定,物块滑动到第几块劈时梯形劈开始相对地面滑动?
(3)劈开始相对地面滑动时,物块的速度为多大?
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