滑轮参与的绳连物体加速度问题分类及应用
2017-12-21陶逸
文理导航·教育研究与实践 2017年11期
【摘 要】用不可伸长的绳通过滑轮连接物体(忽略滑轮和绳质量及摩擦,同时与物体接触面均考虑为光滑且物体不跨过滑轮)的运动模型求各连接物体的加速度问题是当前高中阶段理综与物理竞赛考试中常遇到的试题。在学习中很多同学都疑惑不解。本文用三大分类模型及应用,来提高我们对有滑轮参与的绳连物体加速度问题的理解掌握和应用。
【关键词】滑轮;绳连物体;加速度;分类应用
本文由易到难,对有滑轮参与的绳连物体加速度问题进行分类,经总结收集整理出以下三大分类及应用题型,供大家学习参考:
一、分类1——单个定滑轮绳连(无转动)多个物体的加速度问题
如下图1、图2、图3、图4:这类通过单个定滑轮绳连各物体特点是物体均沿绳移动方向运动,即为无转动情况。则:绳连各物体在沿绳移动方向的加速度大小相等(依据是相等时间内各绳连物体的位移大小相等),但方向不同。
这类题型求多个物体的加速度或绳对各物体的拉力计算都较简单,本文通过例1探讨其应用。
例1.如右图5:已知m■、m■、m■的质量分别为4kg、2kg、1kg,忽略滑轮和绳质量及摩擦,重力加速度g,求图示位置绳对物的拉力T■和T■和各绳连物体的加速度。
分析:该类题型通过绳连各物体无转动,则各物体加速度大小相等。
解:本题设m■相对的加速度大小为a,方向向下,则:
m■、m■的加速度方向向上,加速度大小也为a;
根据牛顿第二定律,可分别列方程:
m■g﹣T■=m■a ………①
T■﹣(m■+m■)g=(m■+m■)a ………②
T■﹣m■g=m■a ………③
联立解①②③即可得到:m■的加速度大小g/7,方向向下;
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