绳杆端速度分解模型
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绳杆末端速度分解易1.如图所示,A 物块以速度v 沿竖直杆匀速下滑,经细绳通过定滑轮拉动物体B 在水平方向上运动。
当细绳与水平面夹角为θ时,求物体B 运动的速度大小。
(图中少滑轮重画)【解析】 此题为绳子末端速度分解问题。
物块A 沿杆向下运动,产生使绳子伸长和使绳子绕定滑轮转动两个效果,因此绳子端点(即物块A )的速度可分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的两个分速度,如图所示,其中物体B 的速度大小等于沿绳子方向的分速度,则有sin B vvθ=,因此sin B v v θ=。
【答案】 sin B v v θ=2.如图所示,小车以速度v 匀速行驶,当小车到达P 点时,绳子与水平方向的夹角为θ,此时物体M 的速度大小为多少?(用v 和θ表示)【解析】 如图所示,由平行四边形定则得cos v v θ=绳即为M 的速率。
【答案】 cos v θ 3. (2011上海)如图,人沿平直的河岸以速度v 行走,且通过不可伸长的绳拖船,船沿绳的方向行进,此过程中绳始终与水面平行。
当绳与河岸的夹角为α,船的速率为v 绳A .sin v αB .sin vα C .cos v αD .cos v α【答案】 C中4.在水平面上有A 、B 两物体,通过一根跨过滑轮的不可伸长的轻绳相连接,现A 物体以A v 的速度向右匀速运动,当绳被拉成与水平面夹角分别为α、β时(如图所示),B 物体的运动速度B v 为(绳始终有拉力)A .sin /sin A v αβB .cos /sin A v αβC .sin /cos A v αβD .cos /cos A v αβ【解析】 将A 和B 的速度分别分解为沿着绳的速度1A v 、1B v 和垂直于绳的速度2A v 、2B v ,则1cos A A v v α=,1cos B B v v β=,因为轻绳不可伸长,所以沿着绳方向速度大小相等,即11A B v v =,有cos /cos B A v v αβ=。
第1讲 曲线运动 运动的合成与分解一、曲线运动1.速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.2.运动的性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动.3.运动的条件:物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向与速度方向不在同一条直线上.4.合外力方向与轨迹的关系:物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合外力方向指向轨迹的“凹”侧.判断正误 (1)做曲线运动的物体加速度方向一定变化.( ) (2)物体在恒力作用下不可能做曲线运动.( ) (3)物体在变力作用下可以保持速率不变.( ) 二、运动的合成与分解1.遵循的法则:位移、速度、加速度都是矢量,故它们的合成与分解都遵循平行四边形定则. 2.合运动与分运动的关系(1)等时性:合运动和分运动经历的时间相等,即同时开始、同时进行、同时停止. (2)独立性:一个物体同时参与几个分运动,各分运动独立进行,不受其他运动的影响. (3)等效性:各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果. 3.运动性质的判断⎩⎨⎧加速度(或合外力)⎩⎪⎨⎪⎧ 变化:非匀变速运动不变:匀变速运动加速度(或合外力)方向与速度方向⎩⎪⎨⎪⎧共线:直线运动不共线:曲线运动4.两个直线运动的合运动性质的判断标准:看合初速度方向与合加速度方向是否共线.自测(2019·广东深圳市4月第二次调研)2018珠海航展,我国五代战机“歼20”再次闪亮登场.表演中,战机先水平向右,再沿曲线ab向上(如图1),最后沿陡斜线直入云霄.设飞行路径在同一竖直面内,飞行速率不变.则沿ab段曲线飞行时,战机()A.所受合外力大小为零B.所受合外力方向竖直向上C.竖直方向的分速度逐渐增大D.水平方向的分速度不变1.条件物体受到的合外力方向与速度方向始终不共线.2.特征(1)运动学特征:做曲线运动的物体的速度方向时刻发生变化,即曲线运动一定为变速运动.(2)动力学特征:由于做曲线运动的物体所受合外力一定不为零且和速度方向始终不在同一条直线上(做曲线运动的条件).合外力在垂直于速度方向上的分力改变物体速度的方向,合外力在沿速度方向上的分力改变物体速度的大小.(3)轨迹特征:曲线运动的轨迹始终夹在合外力的方向与速度的方向之间,而且向合外力的一侧弯曲.(4)能量特征:如果物体所受的合外力始终和物体的速度垂直,则合外力对物体不做功,物体的动能不变;若合外力不与物体的速度方向垂直,则合外力对物体做功,物体的动能发生变化.例1(2020·江西上饶市重点中学六校第一次联考)下列关于运动和力的叙述中,正确的是()A.做曲线运动的物体,其加速度方向一定是变化的B.物体做圆周运动,所受的合力一定是向心力C.物体所受合力恒定,该物体速率随时间一定均匀变化D.物体运动的速率在增加,所受合力一定做正功变式1(2019·河南新乡市模拟)图2是质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图.已知质点在B点的加速度方向与速度方向垂直,则下列说法中正确的是()A.A点的速率小于B点的速率B.A点的加速度比C点的加速度大C.C点的速率大于B点的速率D.从A点到C点加速度与速度的夹角先增大后减小,速率先减小后增大1.基本思路:分析运动的合成与分解问题时,一般情况下按运动效果进行分解.2.解题关键:两个方向上的分运动具有等时性,这常是处理运动分解问题的关键点.3.注意问题:要注意分析物体在两个方向上的受力及运动规律,分别在两个方向上列式求解.例2(2019·江西宜春市第一学期期末)如图3所示是物体在相互垂直的x方向和y方向运动的v-t图象.以下判断正确的是()A.在0~1 s内,物体做匀速直线运动B.在0~1 s内,物体做匀变速直线运动C.在1~2 s内,物体做匀变速直线运动D.在1~2 s内,物体做匀变速曲线运动变式2(2020·福建厦门市期末调研)如图4所示,帆板在海面上以速度v朝正西方向运动,帆船以速度v朝正北方向航行,以帆板为参照物()A.帆船朝正东方向航行,速度大小为vB.帆船朝正西方向航行,速度大小为vC.帆船朝南偏东45°方向航行,速度大小为2vD.帆船朝北偏东45°方向航行,速度大小为2v1.船的实际运动:是水流的运动和船相对静水的运动的合运动.2.三种速度:船在静水中的速度v船、水的流速v水、船的实际速度v.3.两类问题、三种情景渡河时间最短当船头方向垂直河岸时,渡河时间最短,最短时间t min=dv船渡河位移最短如果v船>v水,当船头方向与上游河岸夹角θ满足v船cos θ=v水时,合速度垂直河岸,渡河位移最短,等于河宽d如果v船<v水,当船头方向(即v船方向)与合速度方向垂直时,渡河位移最短,等于d v水v船4.例3(多选)甲、乙两船在同一河流中同时开始渡河,河水流速为v0,船在静水中的速率均为v,甲、乙两船船头均与河岸成θ角,如图5所示,已知甲船恰能垂直到达河正对岸的A点,乙船到达河对岸的B点,A、B之间的距离为L,则下列判断正确的是()A.乙船先到达对岸B.若仅是河水流速v0增大,则两船的渡河时间都不变C.不论河水流速v0如何改变,只要适当改变θ角,甲船总能到达正对岸的A点D.若仅是河水流速v0增大,则两船到达对岸时,两船之间的距离仍然为L变式3一只小船渡过两岸平行的河流,河中水流速度各处相同且恒定不变,方向平行于河岸.小船的初速度均相同,且船头方向始终垂直于河岸,小船相对于静水分别做匀加速、匀减速和匀速直线运动,其运动轨迹如图6所示.下列说法错误..的是()A.沿AC和AD轨迹小船都是做匀变速运动B.AD是匀减速运动的轨迹C.沿AC轨迹渡河所用时间最短D.小船沿AD轨迹渡河,船靠岸时速度最大1.模型特点沿绳(杆)方向的速度分量大小相等.2.思路方法合速度→绳(杆)拉物体的实际运动速度v分速度→⎩⎪⎨⎪⎧其一:沿绳(杆)的速度v1其二:与绳(杆)垂直的速度v2方法:v 1与v 2的合成遵循平行四边形定则. 3.解题原则把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解.常见的模型如图7所示.模型1 绳端速度分解模型例4 质量为m 的物体P 置于倾角为θ1的固定光滑斜面上,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P 与小车,P 与滑轮间的细绳平行于斜面,小车以速率v 水平向右做匀速直线运动,重力加速度为g .当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ2时(如图8),下列判断正确的是( ) A .P 的速率为v B .P 的速率为v cos θ2 C .绳的拉力等于mg sin θ1 D .绳的拉力小于mg sin θ1变式4 A 、B 两物体通过一根跨过光滑轻质定滑轮的不可伸长的轻绳相连放在水平面上,现物体A 以v 1的速度向右匀速运动,当绳被拉成与水平面夹角分别是α、β时,如图9所示,物体B 的运动速度为(绳始终有拉力)( )A.v 1sin αsin βB.v 1cos αsin βC.v 1sin αcos βD.v 1cos αcos β模型2 杆端速度分解模型例5 (2019·山东济南市3月模拟)曲柄连杆结构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件,如图10所示,连杆下端连接活塞Q ,上端连接曲轴P .在工作过程中,活塞Q 在汽缸内上下做直线运动,带动曲轴绕圆心O 旋转,若P 做线速度大小为v 0的匀速圆周运动,则下列说法正确的是( ) A .当OP 与OQ 垂直时,活塞运动的速度等于v 0 B .当OP 与OQ 垂直时,活塞运动的速度大于v 0 C .当O 、P 、Q 在同一直线时,活塞运动的速度等于v 0 D .当O 、P 、Q 在同一直线时,活塞运动的速度大于v 0变式5如图11所示,一根长直轻杆AB在墙角沿竖直墙和水平地面滑动.当AB杆和墙的夹角为θ时,杆的A端沿墙下滑的速度大小为v1,B端沿地面滑动的速度大小为v2,则v1、v2的关系是()A.v1=v2B.v1=v2cos θC.v1=v2tan θD.v1=v2sin θ1.下列关于力与运动的叙述中正确的是()A.物体所受合力方向与运动方向有夹角时,该物体速度一定变化,加速度也变化B.物体做圆周运动,所受的合力一定指向圆心C.物体运动的速率在增加,所受合力方向与运动方向夹角小于90°D.物体在变力作用下有可能做曲线运动,做曲线运动物体一定受到变力作用2.如图1所示,长为L的直杆一端可绕固定轴O无摩擦转动,另一端靠在以水平速度v匀速向左运动、表面光滑的竖直挡板上,当直杆与竖直方向夹角为θ时,直杆端点A的线速度为()A.vsin θB.v sin θ C.vcos θD.v cos θ3.(多选)(2020·广东韶关市质检)在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a的匀加速运动,同时人顶着直杆以速度v0水平匀速前进,经过时间t,猴子沿杆向上移动的高度为h,人顶杆沿水平地面移动的距离为x,如图2所示.关于猴子的运动情况,下列说法中正确的是()图2A.相对地面的运动轨迹为直线B.相对地面做匀加速曲线运动C.t时刻猴子相对地面速度的大小为v0+atD.t时间内猴子相对地面的位移大小为x2+h24.(2019·福建厦门市第一次质量检查)在演示“做曲线运动的条件”的实验中,有一个在水平桌面上向右做直线运动的小铁球,第一次在其速度方向上放置条形磁铁,第二次在其速度方向上的一侧放置条形磁铁,如图3所示,虚线表示小铁球的运动轨迹.观察实验现象,以下叙述正确的是()A.第一次实验中,小铁球的运动是匀变速直线运动B.第二次实验中,小铁球的运动类似平抛运动,其轨迹是一条抛物线C.该实验说明做曲线运动物体的速度方向沿轨迹的切线方向D.该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合外力的方向与速度方向不在同一直线上5.如图4所示,在灭火抢救过程中,消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业.为了节省救援时间,消防队员沿梯子匀加速向上运动的同时消防车匀速后退,则关于消防队员的运动,下列说法正确的是()A.消防队员做匀加速直线运动B.消防队员做匀变速曲线运动C.消防队员做变加速曲线运动D.消防队员水平方向的速度保持不变6.如图5所示,悬线一端固定在天花板上的O点,另一端穿过一张CD光盘的中央小孔后拴着一个橡胶球,橡胶球静止时,竖直悬线刚好挨着水平桌面的边沿.现将CD光盘按在桌面上,并沿桌面边缘以速度v匀速移动,移动过程中,CD光盘中央小孔始终紧挨桌面边线,当悬线与竖直方向的夹角为θ时,小球上升的速度大小为()A.v sin θB.v cos θC.v tan θ D.vtan θ7.如图6所示,河水由西向东流,河宽为800 m,河中各点的水流速度大小为v水,各点到较近河岸的距离为x,v水与x的关系为v水=3400x(m/s)(x的单位为m),让小船船头垂直河岸由南向北渡河,小船划水速度大小恒为v船=4 m/s,则下列说法中正确的是()A.小船渡河的轨迹为直线B.小船在河水中的最大速度是5 m/sC.小船在距南岸200 m处的速度小于在距北岸200 m处的速度D.小船渡河的时间是160 s8.(2019·山东烟台市期中)在一光滑的水平面上建立xOy平面直角坐标系,一质点在水平面上从坐标原点开始运动,沿x方向和y方向的x-t图象和v y-t图象分别如图7甲、乙所示,求:图7(1)运动后4 s内质点的最大速度的大小;(2)4 s末质点离坐标原点的距离.。
高中物理绳杆关联速度问题
高中物理中的绳杆关联速度问题,主要是指通过绳子或杆连接的两个物体在运动过程中,其速度之间的关系问题。
在这个问题中,需要理解并掌握关联速度的概念和规律。
1. 速度规律:在绳、杆等连接的两个物体运动过程中,它们的速度通常是不一样的。
但是,两个物体沿绳或杆方向的速度大小是相等的,我们称之为关联速度。
2. 解决关联速度问题的一般步骤:
确定合运动,即物体的实际运动。
确定合运动的两个实际作用效果,一是沿绳(或杆)方向的平动效果,这个效果改变速度的大小;二是沿垂直于绳(或杆)方向的转动效果,这个效果改变速度的方向。
即将实际速度分解为垂直于绳(或杆)和平行于绳(或杆)方向的两个分量。
按平行四边形定则进行分解,作出运动矢量图。
根据沿绳(或杆)方向的速度相等列方程求解。
3. 常见的模型:
车拉船模型:当车匀速前进,速度为v,当绳与水平方向成α角时,船速v′是多少?
在解决这类问题时,需要仔细分析物体的运动状态和相互作用,理解关联速度的概念和规律,按照一定的步骤进行求解。
这有助于提高物理问题的解决能力和物理思维的培养。
关联速度问题——绳端,杆端或接触面速度分解模型
绳端、杆端或接触面速度分解模型是一种用于分析绳索、杆件或接触面的运动关联速度问题的模型。
它可以用来描述绳索、杆件或接触面的运动关联速度,以及它们之间的相互作用。
绳端、杆端或接触面速度分解模型的基本原理是,将绳索、杆件或接触面的运动关联速度分解为两个部分:一个是绳索、杆件或接触面的自身速度,另一个是它们之间的相互作用速度。
绳端、杆端或接触面速度分解模型可以用来解决复杂的运动关联速度问题,例如绳索、杆件或接触面的运动关联速度分析、绳索、杆件或接触面的动力学分析等。
它可以帮助我们更好地理解绳索、杆件或接触面的运动关联速度,以及它们之间的相互作用。
绳端、杆端或接触面速度分解模型是一种有效的分析绳索、杆件或接触面的运动关联速度问题的方法。
它可以帮助我们更好地理解绳索、杆件或接触面的运动关联速度,以及它们之间的相互作用,从而更好地解决复杂的运动关联速度问题。
高考物理解题模型分类专题讲解 模型 9 杆绳速度分解1.模型特点 沿绳(或杆)方向的速度分量大小相等。
2.思路与方法 合速度就是物体的实际运动速度 v 分速度 方法:v1 与 v2 的合成遵循平行四边形定则。
【典例 1】(湖北省“荆、襄、宜七校考试联盟”2017 2018 学年高一下学期期中)人 用绳子通过定滑轮拉物体 A,A 穿在光滑的竖直杆上,当以速度 v0 匀速地拉绳使物体 A 到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为 θ,则物体 A 实际运动的速率是( B )A.v0cos θv0 B.cosθC.v0sinθv0 D.sinθ【答案】B【解析】物体 A 的运动是由绳的运动和垂直绳子方向的转动合成的,如图,则 v=v0 ,故选 B。
cosθ1 / 16【变式训练 1】如图,人沿平直的河岸以速度 v 行走,且通过不可伸长的绳拖船,船 沿绳的方向行进,此过程中绳始终与水面平行。
当绳与河岸的夹角为 α 时,船的速 率为 ( )A. vsin αv cosαv B. sinαC. vcos αD.【答案】 C 【解析】如图所示,把人的速度沿绳和垂直绳的方向分解,由几何知识有 v 船=vcos α,所以 C 正确,A、B、D 错误。
【典例 2】A、B 两物体通过一根跨过定滑轮的轻绳相连放在水平面上,现物体 A 以 v1 的速度向右匀速运动,当绳被拉成与水平面夹角分别为 α、β 时,如图所示。
物2 / 16体 B 的运动速度 vB 为(绳始终有拉力)( )v1 sin α A. sin βv1 cosα B. sin βv1 sin α C. cos βD.cosα cos βv1【答案】 D 【解析】A、B 两物体的速度分解如图由图可知:v 绳 A=v1cos α v 绳 B=vBcos β 由于 v 绳 A=v 绳 Bcosα 所以 vB= cos β v1 ,故 D 对 【变式训练 2】(多选)如图甲所示,将质量为 2m 的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一 端系一质量为 m 的小环,小环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑定滑轮与直杆的距离为 d。
1.速度分解的一个基本原则就是按实际效果来进行分解。
物体的实际运动方向就是合速度的方向,然后分析由这个合速度所产生的实际效果,以确定两个分速度的方向。
2.跨过定滑轮绳拉物体运动的速度分解:物体速度V沿绳方向的分速度就是绳子拉长或缩短的速度。
物体速度V沿垂直于绳子的分速度就是以滑轮支点为圆心的圆周运动末端的线速度。
此类问题的典型错误是将A点的合运动认为是沿绳子方向,把它分解为水平方向和竖直方向。
这种错误受到了绳拉水平面上的物体分解力时的影响。
不要将力的分解与运动的分解混为一谈,但它们也有共性。
不可伸长的绳或杆尽管各点的速度不同,但各点速度沿绳或杆方向的投影相同。
例1如图示,在河岸上利用定滑轮拉绳索使小船靠岸,拉绳速度大小为v1,当船头的绳索与水平面夹角为θ时,船的速度多大?解析我们所研究的运动合成问题,都是同一物体同时参与的两个分运动的合成问题,而物体相对于给定参照物(一般为地面)的实际运动是合运动,实际运动的方向就是合运动的方向。
本例中,船的实际运动是水平运动,它产生的实际效果可以A点为例说明:一是A点沿绳的收缩方向的运动,二是A点绕O点沿顺时针方向的转动,所以,船的实际速度v可分解为船沿绳方向的速度v1和垂直于绳的速度v2,如图1所示。
由图可知:v=v1/cosθ点评不论是力的分解还是速度的分解,都要按照它的实际效果进行。
本例中,若将拉绳的速度分解为水平方向和竖直方向的分速度,就没有实际意义了,因为船并不存在竖直方向上的分运动例2如图2所示,一辆匀速行驶的汽车将一重物提起,在此过程中,重物A的运动情况是【】A. 加速上升,且加速度不断增大B. 加速上升,且加速度不断减小C. 减速上升,且加速度不断减小D. 匀速上升解析物体A的速率即为左段绳子上移的速率,而左段绳子上移的速率与右段绳子在沿着绳长方向的分速率是相等的。
右段绳子实际上同时参与两个运动:沿绳方向拉长及向上摆动。
将右段绳子与汽车相连的端点的运动速度v沿绳子方向和与绳子垂直方向分解,如图3所示,则沿绳方向的速率即为物体A的速率v A=v1=vsinθ。
绳(杆)端速度分解模型
1.模型特点
沿绳(杆)方向的速度分量大小相等.
2.思路与方法
合速度→绳(杆)拉物体的实际运动速度v
分速度→⎩⎪⎨⎪⎧
其一:沿绳(杆)的速度v 1其二:与绳(杆)垂直的分速度v 2 方法:v 1与v 2的合成遵循平行四边形定则.
3.解题的原则
把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解.常见的模型如图1所示.
图1
例1 两根光滑的杆互相垂直地固定在一起,上面分别穿有一个小球,小球a 、b 间用一细直棒相连,如图1所示.当细直棒与竖直杆夹角为θ时,求小球a 、b 实际速度大小之比.
图1
小球a 、b 间用一细直棒相连.
答案 tan θ
解析 根据速度的分解特点,可作出两小球的速度关系如图所示.由图中几何关系可得,a 、b 沿棒方向的分速度分别为v a cos θ和v b sin θ,根据“关联速度”的特点可知,两小球沿棒
的分速度大小相等,即有v a cos θ=v b sin θ,解得:v a v b
=tan θ.。
绳联物体的速度分解问题指物拉绳(杆)或绳(杆)拉物问题。
由于高中研究的绳都是不可伸长的,杆都是不可伸长和压缩的,即绳或杆的长度不会改变,所以解题原则是:把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相同求解。
合速度方向:物体实际运动方向分速度方向:沿绳(杆)伸(缩)方向:使绳(杆)伸(缩)垂直于绳(杆)方向:使绳(杆)转动速度投影定理:不可伸长的杆或绳,若各点速度不同,各点速度沿绳方向的投影相同。
这类问题也叫做:斜拉船的问题——有转动分速度的问题【例题】如图所示,人用绳子通过定滑轮以不变的速度0v 拉水平面上的物体A ,当绳与水平方向成θ角时,求物体A 的速度。
★解析:解法一(分解法):本题的关键是正确地确定物体A 的两个分运动。
物体A 的运动(即绳的末端的运动)可看作两个分运动的合成:一是沿绳的方向被牵引,绳长缩短。
绳长缩短的速度即等于01v v =;二是随着绳以定滑轮为圆心的摆动,它不改变绳长,只改变角度θ的值。
这样就可以将A v 按图示方向进行分解。
所以1v 及2v 实际上就是A v 的两个分速度,如图所示,由此可得θθcos cos 01v v v A ==。
解法二(微元法):要求船在该位置的速率即为瞬时速率,需从该时刻起取一小段时间来求它的平均速率,当这一小段时间趋于零时,该平均速率就为所求速率。
设船在θ角位置经△t 时间向左行驶△x 距离,滑轮右侧的绳长缩短△L ,如图2所示,当绳与水平方向的角度变化很小时,△ABC 可近似看做是一直角三角形,因而有θcos x L ∆=∆,两边同除以△t 得:θcos tx t L ∆∆=∆∆ 即收绳速率θcos 0A v v =,因此船的速率为:θcos 0v v A = 总结:“微元法”。
可设想物体发生一个微小位移,分析由此而引起的牵连物体运动的位移是怎样的,得出位移分解的图示,再从中找到对应的速度分解的图示,进而求出牵连物体间速度大小的关系。
2024版高三物理培优——模型与方法专题04连接体模型目录【模型一】平衡中的连接体模型 (1)1.轻杆连接体问题 (1)2.轻环穿杆问题 (2)【模型二】绳杆弹簧加速度问题模型 (8)1.悬绳加速度问题 (8)2.类悬绳加速度问题 (9)【模型三】轻绳相连加速度相同的连接体 (24)【模型四】板块加速度相同的连接体模型 (31)【模型五】轻绳绕滑轮加速度相等----“阿特伍德机”模型 (43)【模型六】弹簧木块分离问题模型 (54)【模型七】“关联速度与机械能守恒”连接体模型 (64)1.绳、杆末端速度分解四步 (64)2.绳杆末端速度分解的三种方法 (64)3.轻绳相连的物体系统机械能守恒模型 (65)方法二、力乘力臂法对m1、m2受力分析,三力平衡可构成矢量三角形,根据正弦定理以整体为研究对象,以圆心为转动轴,两圆弧的支持力的力臂均为零,以整体为研究对象,整体受重力和两圆弧的支持力,根据三力平衡必::根据等腰三角形有:θ1=θ2联立解得m1g sinα=m2g sinβ2=sinβ:sinα轻环穿杆问题F NA.9∶16B.C.3∶4D.根据杠杆原理,由平衡条件得A.需要知道刚性细杆的长度与球面半径的关系C.不需要其他条件,有12:F F=【答案】C分别对小球a 和b 受力分析有11sin sin F G β=根据几何关系有A .2cmB .【答案】C【详解】由于小环是轻质的,故弹簧必将与杆垂直,否则受力不平衡。
对小球受力分析如图所示将各力沿着杆分解,根据平衡条件有解得又弹簧的弹力等于轻绳的拉力,故由胡克定律可得A.定滑轮对钢索的支持力为B.AB段钢索所受到的拉力为C.右臂OB对钢索的支持力为故选A。
【模型演练5】如图所示,竖直放置的光滑圆环,顶端D分别为m1、m2的两小球A、B,两小球用轻绳绕过定滑轮相连,并处于静止状态,且与右侧绳的夹角为θ。
则A、B两小球的质量之比为(A.tanθB.tan【答案】B【解析】对两小球分别受力分析,作出力的矢量三角形,如图所示。
绳(杆)端速度分解模型
1.人用绳子通过定滑轮拉物体A,A穿在光滑的竖直杆上,当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为θ,则物体A实际运动的速度是()
A.v0sinθB.
C.v0cosθD.
2.有一个直角支架AOB,OA水平放置,OB竖直向下,OA上套有小环P,OB
上套有小环Q,两环间由一根质量不计不可伸长的细绳相连,小环P受
水平向右外力作用使其匀速向右平动,在P平动过程中,关于Q的运动
情况以下说法正确的是()
A.Q匀速上升B.Q减速上升
C.Q匀加速上升D.Q变加速上升
3.一辆车通过一根跨过定滑轮的轻绳子提升一个质量为m的重物,开始车在滑轮的正下方,绳子的端点离滑轮的距离是H.车由静止开始向左做匀加速运动,经过时间t绳子与水平方向的夹角为θ,如图所示,则
A.车向左运动的加速度的大小为
B.车向左运动的加速度的大小为
C.重物m在t时刻速度的大小为
D.重物m在t时刻速度的大小为
4.A、B两物体通过一根跨过定滑轮的轻绳相连放在水平面上,现物体A以速度v1向右匀速运动,当绳被拉成与水平面夹角分别为α、β时,如图所示.物体B的运动速度vB为(绳
始终有拉力)()
A.v1sinα/sinβB.v1cosα/sinβ
C.v1sinα/cosβD.v1cosα/cosβ
5.有一竖直放置的T型架,表面光滑,两质量相等的滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上,A、B用一不可伸长的轻细绳相连,A、B可看作质点,如图所示,开始时细绳水平伸直,A、B静止.由静止释放B后,已知当细绳与竖直方向的夹角为60°时,滑块B沿着竖直杆下滑的速度为v,则连接A、B的绳长为()
A.
B.
C.
D.
6.如图所示,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳与重物B相连,由于B的质量较大,在释放B后,A将沿杆上升,当A运动至与定滑轮的连线处于水平位置时,其上升速度为vA≠0,B未落地,这时B的速度vB=________.
答案解析
1.【答案】D
【解析】由运动的合成与分解可知,物体A参与两个分运动:一个是沿着与它相连接的绳子的运动,另一个是垂直于绳子斜向上的运动.而物体A的实际运动轨迹是沿着竖直杆向上的,这一轨迹所对应的运动就是物体A的合运动,它们之间的关系如图所示.由几何
关系可得v=,所以D项正确.
2.【答案】D
【解析】小环P、小环Q的合运动与分运动的关系如图所示,若细绳与OB的夹角为α,则
v0=vP sinα,而vQ=,所以vQ=vP tanα,由于vP保持不变,α增大,所以vQ增大,Q加速度向上,
但速度不是均匀增大,即Q变加速上升,因此只有选项D正确,选项A,B,C均错误.
3.【答案】A
【解析】汽车在时间t内向左走的位移:
又汽车匀加速运动,所以a,A正确,B错误;
此时汽车的速度
由运动的分解知识可知,汽车速度v汽沿绳的分速度与重物m的速度相等,即
得v物=.,CD错误;
故选A
4.【答案】D.
【解析】A、B两物体的速度分解如图.
由图可知:v绳A=v1cosα
v绳B=vB cosβ
由于v绳A=v绳B
所以vB=v1cosα/cosβ,故D对
5.【答案】D
【解析】当绳子与竖直方向的夹角为60°时,设A的速度为v′,绳长为l,将这时A、B的速度均沿绳和垂直绳分解,由沿绳方向的分速度相等得:v′cos 30°=v cos 60°,解出v′=
v.由机械能守恒定律:mv2+mv′2=mgl cos 60°,解出绳长l=.故选项D对,
其余选项均错.
6.【答案】0
【解析】环A沿细杆上升的过程中,任取一位置,此时绳与竖直方向的夹角为α.将A的速度vA沿绳方向和垂直于绳的方向进行分解,如下图,则v1=vA cosα,B下落的速度vB=v1=vA cosα.当环A上升至与定滑轮的连线处于水平位置时α=90°,所以此时B的速度vB=0.。