高三物理動態平衡概念題有很多,以下列舉幾個例子:
1. 細線一端拴一小球,用手握住另一端,并使細線在豎直方向上處于松弛狀態(即拉直),然后釋放小球,讓它在水平面上擺動。當細線碰到固在桌面上的釘子A時,將發生什么現象?為什么?
2. 如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上有兩個用彈簧相連接的物體A和B,彈簧另一端固定在擋板C上。A、B兩物體質量分別為m1和m2,且m1>m2。開始時系統處于靜止狀態。若讓它們在光滑水平面上做簡諧運動,則它們的振動周期是多大?
3. 如圖所示,質量為m的物塊A和質量為M的物塊B之間有摩擦,它們處于靜止狀態。一顆子彈以水平速度v射入物塊A中,由于摩擦力的作用物塊A沿著光滑水平面運動,子彈射入物塊A的過程中,子彈進入物塊A的深度為d。求物塊B的最大速度。
4. 如圖所示,質量為m的物體放在傾角為θ的斜面上,物體與斜面間的動摩擦因數為μ。當物體受到沿平行于斜面向上的外力F作用時能沿斜面向上做勻速直線運動,則外力F的大小為多少?
5. 如圖所示,質量為m的物體放在水平地面上,物體與地面間的動摩擦因數為μ。當物體受到一個與水平方向成θ角的拉力F作用時能沿水平地面做勻速直線運動,則拉力F的大小為多少?
以上問題都涉及到動態平衡的概念,需要運用平衡條件和受力分析來解決。
例題:
【問題】一個質量為m的物體,在平行于斜面向上的拉力作用下沿斜面向上移動了距離L,斜面傾斜角為θ,物體與斜面間的動摩擦因數為μ。求拉力F的大小。
【分析】
物體受到重力、支持力、拉力、滑動摩擦力。物體在運動過程中受到的力是變化的,因此需要用到動態平衡的概念。
【解答】
設物體沿斜面向上的加速度為a,則有:
F - μmgcosθ - mgsinθ = ma
又因為物體向上運動,所以加速度方向與運動方向相同,即a沿斜面向上。
當物體速度達到最大時,拉力F等于摩擦力,即:
F = μmgcosθ + mgsinθ
此時,物體受到的拉力大小為:
F = μmgcosθ + mgsinθ = mgsinθ + μmgcosθ
【總結】
動態平衡是指物體受到多個力作用,其中一個力的大小或方向在變化,但物體仍能保持平衡狀態。在解決此類問題時,需要分析物體的受力情況,找到平衡條件,并逐步減小或增大拉力,直到物體達到動態平衡狀態。