刷子可视为质点,刷子与天花板间的动摩擦因数μ=0.5,天花板长为L=4m,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.试求:
图2
(1)刷子沿天花板向上的加速度大小;
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.
答案 (1)2m/s2 (2)2s
解析 (1)以刷子为研究对象,受力分析如图所示
设杆对刷子的作用力为F,滑动摩擦力为Ff,天花板对刷子的弹力为FN,刷子所受重力为mg,由牛顿第二定律得
(F-mg)sin37°-μ(F-mg)cos37°=ma
代入数据解得a=2m/s2.
(2)由运动学公式得L=at2
代入数据解得t=2s.
二、从运动情况确定受力
1.由运动情况确定受力情况的基本思路
分析物体的运动情况,由运动学公式求出物体的加速度,再由牛顿第二定律求出物体所受的合外力;再分析物体的受力情况,求出物体受到的作用力.流程图如下:
\s\up7(由运动学公式(由运动学公式)\s\up7(由F=ma(由F=ma)
2.由运动情况确定受力情况的解题步骤
(1)确定研究对象,对物体进行受力分析和运动分析,并画出物体的受力示意图.
(2)选择合适的运动学公式,求出物体的加速度.
(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体所受的合力.
(4)选择合适的力的合成与分解的方法,由合力和已知力求出待求的力.
例2 一质量为m=2kg的滑块在倾角为θ=30°的足够长的斜面上在无外力F的情况下以加速度a=2.5m/s2匀加速下滑.如图3所示,若用一水平向右的恒力F作用于滑块,使滑块由静止开始在0~2 s内沿斜面运动的位移x=4 m.求:(g取10 m/s2)
图3