受力分析与运动学相结合
有关“受力分析”在高中物理教学中的探究
这一问题的启发下ꎬ又会好奇小球的运动轨迹.有的学生还会好奇如果将塑料小球换成其他材质的小球ꎬ下落的速度会发生何种变化.教师这时候又可以启发学生ꎬ如果将小球坠落的地点换一种材质ꎬ又会有什么变化.教师在这种种问题的提出中ꎬ学生也会不断提出自己的疑问.学生质疑实验的过程中就是学生创新意识激发的过程.这样一来ꎬ学生既掌握了物理中的重点㊁难点知识ꎬ还加深了对物理现象㊁规律的理解.２.创设实验环境ꎬ培养学生动手操作能力在学生亲自动手操作实验ꎬ也能够培养他们的创新意识.在高中物理教材中ꎬ有许多需要学生进行试验的章节.可以说ꎬ实验是物理教学中不可或缺的环节ꎬ是教师必须重视的部分.然而ꎬ在实际的物理课堂中ꎬ由于课时紧㊁作业量大ꎬ教师很少将学生带到物理实验室中去ꎬ往往都是在课堂上自己进行试验操作ꎬ学生进行观看.这种方法ꎬ束缚了学生动手实践能力的发展ꎬ何谈学生创新意识的培养.为此ꎬ教师不能将物理实验流于形式ꎬ要真正贯彻落实实验教学法ꎬ引导学生走进实验室ꎬ指导他们动手实验ꎬ使学生体会到学习物理的快乐ꎬ提高他们的动手能力ꎬ从而培养他们的创新意识.比如ꎬ在高中物理必修二«验证机械能守恒定律»的教学大纲中ꎬ就明确要求教师要组织学生进入实验室做实验.因此ꎬ教师首先就是要将学生分好组ꎬ学生分组合作进行试验.在实验过程中ꎬ教师要多走动ꎬ随时解决学生在实验中不能解决的问题.同时ꎬ教师要指导学生正确的实验操作步骤ꎬ保证学生顺利地完成实验.贯彻落实创新教育是需要一个漫长的过程的ꎬ广大物理教师要积极开展有效的教学手段ꎬ提高学生的空间想象力ꎬ使学生的逻辑思维更加严谨ꎬ从而唤醒㊁提高学生的创新意识.在这一过程中ꎬ教师也应该注意要发挥学生的主体作用ꎬ及时转变自己的教学角色ꎬ将课堂交给学生ꎬ自己则作为辅佐者.同时ꎬ教师还要重视创设质疑的情境ꎬ使学生进入课堂气氛ꎬ勇于提出自己的看法ꎬ并且创设实验情境ꎬ多开展实验教学环节ꎬ提高学生动手能力.㊀㊀参考文献:[１]谢中平.提高高中物理实验教学有效性刍议[Ｊ].新课程导学ꎬ２０１６(５).[２]许中元.高中物理教学中创新教育的探讨[Ｊ].科学大众.科学教育ꎬ２０１１(９).[３]冯峰.高中物理 机械能守衡定律 的实验教学法探究[Ｊ].中学生数理化(学研版)ꎬ２０１４(１１).[责任编辑:闫久毅]有关 受力分析 在高中物理教学中的探究杨㊀琦(云南师大附中㊀６５０１０６)摘㊀要:力学是高中物理教学的主要内容ꎬ也是学生进行物理知识学习和深入探究的基础ꎬ力学知识几乎贯穿于高中物理的整个学习过程ꎬ热学㊁电磁学㊁运动学等都需要进行受力分析.因此ꎬ帮助学生打好力学基础ꎬ让学生掌握受力分析的方法和步骤ꎬ提升学生的学习积极性和主动性ꎬ可以有效的提升学生的学习效率ꎬ提升教学质量.本文结合高中物理教学实践经验ꎬ对受力分析进行探究.关键词:高中物理ꎻ受力分析ꎻ教学应用中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０１８)１８－００５９－０２收稿日期:２０１８－０２－１０作者简介:杨琦(１９８２.５－)ꎬ重庆人ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中物理教学研究.㊀㊀高中物理是学生比较难以掌握和理解的学科ꎬ主要是物理知识具有一定的抽象性㊁知识点联系紧密㊁过程复杂等ꎬ给学生的学习带来了困难.力学知识是高中物理学习的基础ꎬ因此引导学生掌握好受力分析ꎬ可以有效的提升学生的学习效率ꎬ为学习以后的学习奠定基础.下面就如何提高学生对物体受力分析谈一些教学经验.㊀㊀一㊁受力分析有关内容高中物理教师在进行教学的时候ꎬ要让学生掌握有关力学的基本知识ꎬ对有关力学知识有深刻的理解和认识ꎬ这样才能帮助学生更好的进行物理知识学习和探究.高中物理力学主要涉及以性质命名的力ꎬ诸如:重力㊁弹力和摩擦力等ꎬ另一种是以效果命名的力ꎬ诸如:拉力㊁支持力㊁合力㊁压力等.这就要求高中物理教师在教学的过程中ꎬ要结合具体的事物ꎬ将力具体化ꎬ这样更有利于学生深刻的理解.力需要两个物体相互作用ꎬ每个力都有施力方和受力方ꎬ力具有相互性和矢量性ꎬ教师可以结合具体例子让学生进行理解ꎬ比如ꎬ竖直上抛的物体在向９５Copyright©博看网 . All Rights Reserved.上的运用过程中并不受向上的作用力ꎬ因为没有施力方力包括大小㊁方向㊁作用点三要素ꎬ在进行受力分析的时候ꎬ要通过作图的方式将力的三要素体现出来.每个力都有两个物体参与 施力物和受力物ꎬ每个力都能找到它的施力物ꎬ另外ꎬ力具有矢量性ꎬ受力分析时根据力的三要素把力的示意图画出来.㊀㊀二㊁受力分析的基本步骤１.明确对象进行受力分析ꎬ首先要明确分析的对象ꎬ可以是一个物体ꎬ也可以是多个物体ꎬ明确分析的对象后ꎬ要进行隔离ꎬ单独的对独立对象进行分析.２.分析顺序确定分析对象后ꎬ要根据产生力的原因先场力ꎬ诸如:重力㊁磁场力㊁电场力ꎬ再弹力ꎬ找到接触面ꎬ根据物体的实际情况进行分析ꎬ最后分析摩擦力ꎬ如果是光滑的水平面ꎬ就不考虑摩擦力的情况.３.注意事项受力分析完成后ꎬ要进行检验ꎬ一个是受力物体和施力物体ꎬ如果缺少一方ꎬ则分析的力不存在ꎬ另一个是力的分解与合成不能重复分析和叠加ꎬ只分解或合成一次.此外ꎬ对于运动中的受力分析要根据物体的运动状态进行.㊀㊀三㊁受力分析在教学中的应用１.主要方法力学中受力分析根据需要一般采用整体法和隔离法.整体法就是将要分析的几个物体看成一个整体ꎬ进行这个系统的受力分析ꎻ隔离法就是将整体中的某一个物体单独提取出来ꎬ进行单个物体的受力分析.教师要引导学生在具体的应用中ꎬ根据试题的要求ꎬ进行整体法和隔离法的灵活运用ꎬ往往能起到事半功倍的作用.在分析了物体的受力情况以后ꎬ为了研究和计算的方便ꎬ常常用正交分解法㊁平行四边形定则㊁矢量三角形法等对其中的一些力进行处理ꎬ从而更能有效的求出所需要的合力或是某个方向的力.２.受力分析的应用受力分析在高中物理中应用的范围比较广ꎬ一般的物理知识学习和探究中都要用到受力分析.因此ꎬ教师要注重学生的知识实际应用ꎬ多加强对学生的训练ꎬ以促进学生受力分析能力的提升ꎬ帮助学生积累更多的知识和经验.(１)在力学中的应用例题㊀在一个光滑的平底圆筒中放入两个刚性小球Ａ和Ｂꎬ小球Ａ的质量为ｍＡꎬ直径为ｄＡꎬ小球Ｂ的质量为ｍＢꎬ直径为ｄＢꎬ圆筒的直径为ｄꎬ且ｄＢ<ｄＡ<ｄ<ｄＡ＋ｄＢꎬ如图１所示ꎬ在静止的状态下ꎬ小球对圆筒侧面的压力分别为ＦＡ㊁ＦＢꎬ对圆筒底面压力为Ｆꎬ(重力加速度大小为ｇ)则(㊀㊀).图１Ａ.Ｆ＝(ｍＡ＋ｍＢ)ｇＢ.ＦＡ＝ＦＢＣ.ｍＡｇ<Ｆ<(ｍＡ＋ｍＢ)ｇＤ.ＦＡʂＦＢ解析㊀根据题设条件ꎬ本题用整体法进行分析比较简单ꎬ将Ａ㊁Ｂ看成一个整体进行研究ꎬ竖直方向上对圆筒的压力为小球整体的重力ꎬ由于静止ꎬ所以对圆筒左右两边的压力相等ꎬ因此可知答案Ａ㊁Ｂ正确.如果采用隔离法对Ａ㊁Ｂ进行单独分析的化ꎬ会将问题复杂化.(２)在运动学中的应用在运动学的学习和探究中ꎬ常常用到受力分析ꎬ这个是学生需要掌握的重点内容ꎬ因此ꎬ高中物理教师要结合具体实例ꎬ让学生深刻的理解和掌握有关受力分析的方法和技巧ꎬ提升学生的物理综合知识水平.例题㊀(２０１７高考全国２卷)如图２所示ꎬ一光滑大圆环固定在桌面上ꎬ环面位于竖直平面内ꎬ在大圆环上套着一个小环ꎬ小环由大圆环的最高点从静止开始下滑ꎬ在小环下滑的过程中ꎬ大圆环对它的作用力(㊀㊀).图２Ａ.一直不做功Ｂ.一直做正功Ｃ.始终指向大圆环圆心Ｄ.始终背离大圆环圆心分析㊀本题中ꎬ题设条件大圆弧光滑ꎬ所以不存在摩擦力ꎬ这样小环在下落的过程中ꎬ受到重力和支持力的作用ꎬ支持力始终与小环运动的方向垂直ꎬ所以不做功ꎬ因此Ａ项正确ꎬＢ项错误.大圆环对小环的作用力先背离大圆环圆心ꎬ后指向大圆环圆心ꎬＣ㊁Ｄ项错误.此外ꎬ受力分析在电磁场中的情况一般需要学生结合静止状态和运动状态进行实际的分析ꎬ只要学生掌握和理解了受力分析的内涵ꎬ在各种情况下进行正确的受力分析都将是一件比较容易的事情.总之ꎬ受力分析是学好高中物理知识的基础ꎬ对于学生的学习技巧和效率有着重要的作用ꎬ教师在教学过程中ꎬ要注重学生能力的培养ꎬ让学生根据实际情况能够正确的进行物理过程中的各种受力情况ꎬ从而帮助学生打好物理基础ꎬ促进学生更好的发展.㊀㊀参考文献:[１]耿欣宁.高中物理力学题受力分析解题反思[Ｊ].中华少年ꎬ２０１７(３４).[２]吴宇华.学会受力分析ꎬ突破高中物理解题难点[Ｊ].新课程(中学)ꎬ２０１７(０９).[责任编辑:闫久毅]０６Copyright©博看网 . All Rights Reserved.。
高中物理转盘连接体问题
高中物理转盘连接体问题详解转盘连接体问题是一种常见的高中物理题型，这种问题涉及到多种物理概念，如受力分析、运动学与动力学、角速度与角动量、能量守恒与转化、动量守恒与转化、摩擦力与润滑，以及设备设计等。
以下是对这些概念的详细解析。
1. 受力分析在解决转盘连接体问题时，首先需要对物体进行受力分析。
物体受到的力可以分为静摩擦力、滑动摩擦力、重力、支持力、电场力、磁场力等。
根据物体的运动状态，可以判断出物体所受的力是哪种类型。
2. 运动学与动力学运动学主要研究物体的位置、速度和加速度等运动状态。
动力学则研究物体运动的原因，即物体所受到的力。
通过运动学与动力学的结合，可以研究物体的运动过程。
3. 角速度与角动量角速度是描述物体转动快慢的物理量，等于物体转动的弧度除以时间。
角动量是描述物体转动状态的物理量，等于物体的转动惯量乘以角速度。
当物体所受的合力矩不为零时，物体的角动量会发生变化。
4. 能量守恒与转化能量守恒是指能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
在转盘连接体问题中，通常涉及到机械能和其他形式的能量的转化，如热能、电能等。
根据能量守恒定律，可以研究物体运动过程中的能量转化和分布情况。
5. 动量守恒与转化动量守恒是指物体系统在不受外力作用时，动量保持不变。
在转盘连接体问题中，如果物体系统不受外力作用或所受的外力之和为零，则系统的动量守恒。
同时，在物体碰撞或摩擦过程中，动量会发生转化或转移。
6. 摩擦力与润滑摩擦力是阻碍物体相对运动的力，可以分为静摩擦力和滑动摩擦力。
在转盘连接体问题中，摩擦力的作用会导致物体之间的相对运动受到限制或产生热量。
润滑则是为了减小摩擦力而使两个接触面之间形成一层薄膜，从而减少摩擦力。
7. 设备设计在解决转盘连接体问题时，有时需要设计一些简单的机械设备，如转盘、滑轮等。
在设计时需要考虑设备的结构、材料、尺寸等因素，以确保设备能够满足使用要求和安全性能。
同时还需要考虑设备的维护和保养问题。
毕业论文-凸轮机构建摸,受力分析和运动仿真与分析研究
摘要凸轮是一具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间隙的往复运动、移动或平面复杂运动。
本文主要介绍凸轮的大体概念与凸轮廓线的设计计算，以及后期使用Pro/E软件仿真其廓线。
凸轮轮廓曲线是凸轮机构设计的关键，常用的设计方法有解析法和图解法。
本文将对这两这种方法进行大致分析与应用设计，利用Pro/E软件绘制凸轮机构实体模型，并用Pro/E软件自带的Pro/MECHANICA Motion插件设计凸轮机构运动模型，进行机构运动学仿真分析，可以较准确掌握机械产品零部件的位移、速度和加速度等动力学参数，进而可分析机构动作的可靠性。
主要技术要求为：熟悉凸轮设计基本原理及相关理论计算；凸轮机构运动仿真及受力分析；指定内容的翻译和Pro/E软件的熟练应用。
本文将重点研究凸轮机构建摸，受力分析和运动仿真与分析。
通过理论上的计算和研究，结合图解以及解析的方法，算出凸轮廓线的大致数据，用Pro/E软件将其绘制出，进行运动仿真，记录和研究其位移、速度和加速度等动力参数，最后分析出机构动作的可靠性。
使以后工作中，可以更准确掌握机械产品零部件的动力方面个参数，减少事故的发生，降低设计的难度。
关键词：凸轮；廓线设计；Pro/E；三维造型；仿真。
AbstractCam is a component with a surface profile is generally more dynamic pieces of the original (sometimes for the rack), when the cam piece to its original form, it is usually in a row for the constant rotation or move, and the follower output characteristics according to the requirements expected for continuous or reciprocating motion of the space, move, or the complexity of sports plane. This paper mainly introduces the general concept of the cam and cam profile design and calculation, and the latter the use of Pro / E software simulation of its profile.Cam cam curve design is the key to the design of methods commonly used analytical method and graphical method. In this paper, two such methods will be more or less analysis and application design, use of Pro/E software cam solid model rendering, and Pro / E software comes with the Pro/MECHANICA Motion cam plug design movement model, the kinematics Simulation can b a more accurate knowledge of machinery parts and components of displacement, velocity and acceleration, such as kinetic parameters, which can analyze the reliability of body movement.The main technical requirements are:familiar with the basic principles of cam design and related theoretical calculation; cam mechanism motion simulation and stress analysis; specify the contents of the translation and Pro/e application software proficiency.This article will focus on cam modeling, stress analysis and motion simulation and analysis. Through theoretical calculations and research, combined with graphical and analytical methods, calculate the approximate convex contour data, using Pro/E software to draw, simulation exercise, record and study the displacement, velocity and acceleration and other dynamic parameters, Finally, the reliability of the agency action. So after work, can be more accurate machinery parts and components of the dynamic parameters, to reduce accidents, reduce the difficulty of design.Keywords:Cam, Profile Design ,Pro/E, Three-dimensional shape,Simulation.目录1绪论 (1)1.1选题意义 (1)1.2 仿真技术的发展 (3)1.3 Pro/Engineer在机械制造中的应用 (5)1.3.1 Pro/Engineer软件介绍 (5)1.3.2Pro/E在我国机械行业中的应用 (8)2凸轮轮廓线的设计 (10)2.1绪论 (10)2.2 凸轮机构的分类 (11)2.2.1 按两活动构件之间的相对运动特性分类 (11)2.2.2 按从动件运动副元素形状分类 (11)2.2.3 按凸轮高副的锁合方式分类 (11)2.3从动件运动规律 (12)2.3.1 基本运动规律 (12)2.4 凸轮轮廓线的设计 (14)2.4.1凸轮轮廓曲线的计算 (14)2.5凸轮机构基本尺寸的确定 (17)2.5.1凸轮机构的压力角及许用值 (17)2.6.2凸轮理论轮廓的外凸部分。
第一章 曲柄连杆机构的运动与受力分析
(1 − λ
⋅ω 2
2
⋅ sin 2 α )
3 2
（1-14） ）
ε le = m
(1 − λ )
2
λ
1 2
• 第二节 作用于曲柄连杆机构中的力和力矩
1.2.1 气体作用力 作用于活塞顶上的气体作用力： 作用于活塞顶上的气体作用力： Pg = ( p g − p0 ) ⋅ Fh （式中，Fh是活塞投影面积） 式中， 是活塞投影面积）
活塞速度： 活塞速度： 可得： 可得： v = r ⋅ ω ⋅
二、活塞的速度
sin (α + β ) cos β
dt
）（精确式 （1-7）（精确式） ）（精确式）
将式（ ）对时间求导， 将式（1-5）对时间求导，得：
λ （1-8）（近似式） ）（近似式 ）（近似式） v = r ⋅ ω ⋅ sin α + ⋅ sin 2α 2 2S S⋅n （1-9） ） 活塞平均速度： 活塞平均速度： C m = 60 = 30 n
图1-1 正置曲柄连杆机构简图
l+r
r
r 记： λ = l
则： x 因： 故： 而：
（1-1） ）
1 = r ⋅ (1 − cos α ) + ⋅ (1 − cos β ) （1-2）（精确式） ）（精确式 ）（精确式） λ
l ⋅ sin β = r ⋅ sin α sin β = λ ⋅ sin α
dx dα 1 dβ v= = r ⋅ sin α ⋅ + ⋅ sin β ⋅ dt dt λ dt dβ cos α dα =λ⋅ ⋅ 将式（1-3）对时间求导，得： 将式（ ）对时间求导， （1-6） ） cos β dt dt dα 代入上式，且记曲轴角速度： 代入上式，且记曲轴角速度： =ω
翻转犁翻转机构的运动与受力分析
的翻转所需要的动力。
3. 液压系统可实现机 构的翻转和液压锁 定的
性能要求。
将参数代入式 ( 5), 得:p = 91. 49N / cm
由于摩擦因数与压力成正 比, 从手册中可 以查当 p = 91. 49N / cm² 时, 滑动摩擦 因数 f 1 = 0 .1486，当量摩擦因数 f 0 = 1. 27, 则总摩擦因数 f = 0.1887, 摩擦圆 半径为ρ= f × r = 0. 1887 × 60 = 11.3233mm, 其中 r 为轴颈半径 (图中未 画 ) , 如图 4所示。
P1H + G rx - F1 r-2Mf = 0
式中: F1 = Mar =Gar/g, r = 0. 285m, p1 = 0. 0113, M f =Wp1 = 623. 28N/m, G = 9339. 4N, rx = r si nθ, a r 为切向加速度, H = asi nθ/L
为计算出油缸上的受力大小, 作机构的 转向速度图, 并把机构上的力移到速度 图中的对应点 E 上, 如5( b)所示, 对 E 点取矩, 得方程式:
2 机构的动态静力分析
”
在机构的运动学分析中, 已经了解到机构在油缸作 用下运动时, AB (AD )杆的角速度随θ的变化而 变化, AB 杆作加速运动, 机构除受重力 G 和摩 擦阻力M f的作用外, 还受到惯性力 F 的作用. 当油缸收缩在角 90 ~ 0 时, 机构受力情况如图 5( a)所示。
133. 3Nm, 而机构的阻力矩 M z = 2M f - Grx = 66. 12Nm, 可见,
03
M p≥M z, 所示机构 AB 杆可以越过自锁区 (死点 ), 油缸开始伸长, 油缸的工作推力为 3414~ 3700N, 这 样即完成了翻转的全过程。
杆传动的运动分析和受力分析
杆传动的运动分析和受力分析首先，对于杆传动的运动分析，我们需要考虑杆件的运动规律，包括平动和转动两种情况。
对于平动的杆件，我们可以根据杆件的质心位置和运动路径来分析其运动。
对于转动的杆件，我们需要考虑其转动轴和转动角度等因素。
我们可以通过运动学方法，如速度和加速度的分析，来推导出杆件的运动规律。
其次，受力分析是杆传动分析的重要一步。
对于杆传动机构，杆件之间通过齿轮、链条等传动装置进行力的传递。
在受力分析中，我们需要考虑力的平衡和传递。
对于平衡问题，我们可以通过平衡方程来求解未知力的大小和方向。
对于力的传递问题，我们可以使用牛顿定律和自由体图等方法。
在进行受力分析时，我们还需要考虑到摩擦、惯性和阻力等因素，以更准确地分析杆传动机构的受力情况。
杆传动的运动和受力分析也可以通过力学方法进行求解。
对于平动的杆件，我们可以通过牛顿第二定律来推导出其加速度和作用力。
对于转动的杆件，我们可以通过转动惯量和力矩的分析来推导出其角加速度和作用力。
在进行受力分析时，我们需要考虑杆件所受到的外力和内力，然后利用等式和平衡条件来解决未知力的求解问题。
除了力学方法，我们还可以使用动力学方法进行杆传动的运动和受力分析。
动力学方法主要是基于牛顿第二定律和欧拉动力学方程。
通过建立系统的动力学方程和控制方程，可以求解出杆件的运动和受力情况。
动力学方法的优势在于可以考虑系统的惯性和非线性特性，可以更精确地描述杆件的运动和受力情况。
总之，杆传动的运动分析和受力分析是机械工程中常见的问题。
通过运动学和动力学方法，可以对杆传动机构的运动和受力进行详细分析。
这些分析方法可以帮助我们更好地理解和设计机械系统，从而实现更准确和可靠的机械传动。
翻转犁翻转机构的运动与受力分析
2 2 机构的动态静力分析 在机构的运动学分析中, 已经了解到
机构在油缸作用下运动时, AB (AD )
杆的角速度随θ的变化而变化, AB 杆
作加速运动, 机构除受重力 G 和摩擦 阻力M f的作用外, 还受到惯性力 F 的作用.当油缸收缩在角 90 ~ 0 时, 机构受力情况如图 5( a)所示。 为计算出油缸上的受力大小, 作机构 的转向速度图, 并把机构上的力移到 速度图中的对应点 E 上, 如5( b)示, 对 E 点取矩, 得方程式:
1 翻转机构的运动分析
如图 1所示, 在单缸卧式翻转机构简图 中, A、C为固定支点, AC 长度为 a, AB 长度为 R, BC 长度 为L 0, 当拖拉机发 动机的转数不变时, 翻转机构的油缸作 匀速运动, 即 v1为常数。AB 和 AC 的 夹角为θ, 为满足翻转犁能在工作过程中 翻转 180度 , 要求 AB 杆在油缸的作用 下必须能转动 180 。 角的变化范围应 在整个水平面内, 即 可在 正负 90度 的 范围内变化。所以，该机构为运动导杆 机构，能够完成上诉运动的必要条件为
P1H + G rx - F1 r-2Mf = 0
得:p1=（F1r+2Mf-Grx）/H
式中: F1 = Mar =Gar/g, r = 0. 285m,
p1 = 0. 0113, M f =Wp1 = 623. 28N/m, G = 9339. 4N, rx = r sinθ, a r 为切向加速度, H = asinθ/L
(2) 从动力学特性看, 机构可以保证实现 180
的翻转所需要的动力。
(3) 液压系统可实现机构的翻转和液压锁定的
性能要求。
θ 当机构的 AB 杆越过中间位置 ( = 0 )后 在 0~ - 90 区间运动时, 机构 受力情况如图 6 ( a)所示,
高考物理 双基突破(二)专题4 带电粒子在电场中的运动精讲
取夺市安慰阳光实验学校专题04 带电粒子在电场中的运动一、带电粒子在电场中的平衡和非平衡问题这里说的“平衡”是指带电体加速度为零的静止或匀速直线运动，属“静力学”问题，只是带电体受的外力中包括电场力在内的所有外力，解题的一般思维程序为：（1）明确研究对象；（2）对研究对象进行受力分析，注意电场力的方向；（3）根据平衡的条件或牛顿第二定律列方程求解。
【题1】竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场。
其电场强度为E ，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m 的带电小球，丝线跟竖起方向成θ角时小球恰好平衡，如图所示，请问：（1）小球带电荷量是多少？（2）若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？ 【答案】（1）Emg θtan （2）θcot 2gb由①②得（2）丝线剪断后小球受重力和电场力，其合力与剪断前丝线拉力大小相等方向相反，所以：T =ma …③小球由静止开始沿着拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板上时，它的位移为：θsin bx =…④ 由运动学公式：221at x =……⑤由②③④⑤得。
【题3】如图所示，一个质量为30g 带电量─1.7×10─8C 的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，电力线与水平面平行。
当小球静止时，测得悬线与竖直夹角为30°，由此可知：①匀强电场方向怎样？②电场强度大小为多少？（g 取10m/s 2） 【答案】（1）水平向右（2）2×107N/C（2）小球在三个力作用下处于平衡状态，三个力的合力必为零。
所以F =mg tg30°……①又F =qE … ②由①②得：代入数据解得：E =2×107N/C 。
二、带电粒子（或带电体）在电场中的直线运动 1．做直线运动的条件（1）粒子所受合外力F 合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动。
（2）粒子所受合外力F 合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。
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1、如图所示，质量为m=4kg的物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，现用F=25N与水平方向成θ=370的力拉物体，使物体由静止开始做匀加速运动：
（1）物体所受支持力为多大？摩擦力为多大？
（2）求物体的加速度的大小？
（3）若F作用t=4s后即撤除，此后物体还能运动多久？
（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10 m/s2）
2．如图所示，物体A在与水平方向成α角斜向下的推力作用下，沿水平地面向右匀速运动，若推力变小而方向不变，则物体A将（）
A．向右加速运动B．仍向右匀速运动
C．向右减速运动D．向左加速运动
3、如图8所示，地面上放一木箱，质量为40kg，用100N的力与水平方向成0
37角推木箱，，恰好使木箱匀速前进．若用此力与水平成0
37角向斜上方拉木箱，木箱的加速度多大？（取2
m
10
g=，0.6
sin370=，0.8
cos370=）
4.在汽车中悬线上挂一小球。
实验表明，当做匀变速直线运动时，悬线将与竖直方向成某一固定角度。
如图23所示，若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m1,则关于汽车
的运动情况和物体m1的受力情况正确的是：
A．汽车一定向右做加速运动； B．汽车一定向左做加速运动；
C．m1除受到重力、底板的支持力作用外，还一定受到向右的摩擦力作用；
D．m1除受到重力、底板的支持力作用外，还可能受到向左的摩擦力作用。
图23
图8
5. 如图所示，木块A 质量为1千克，木块B 的质量为2千克，叠放在水平地面上，AB 间的
最大静摩擦力为1牛，B 与地面间的动摩擦系数为0.1，今用水平力F 作用于B ，则保持AB 相对静止的条件是F 不超过（g = 10 m/s 2
） A ．3牛 B ．4牛 C ．5牛 D ．6牛
6．如图所示，在粗糙水平面上放一质量为M 的斜面，质量为m 的木块在竖直向上力F 作用下，沿斜面匀速下滑，此过程中斜 面保持静止，则地面对斜面（ ） A ．无摩擦力 B ．有水平向左的摩擦力 C ．支持力为（M+m ）g D ．支持力小于（M+m ）g
7、物体B 放在物体A 上，A 、B 的上下表面均与斜面平行（如图29所示），当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C 向上做匀减速运动时，下列说法正确的是： A ．A 受到B 的摩擦力沿斜面方向向上。
B ．A 受到B 的摩擦力沿斜面方向向下。
C ．A 、B 之间的摩擦力为零。
D ．A 、B 之间是否存在摩擦力取决于A 、B 表面的性质。
8．(2010·滨州模拟)如图7所示，在汽车中悬挂一小球，实验表明， 当汽车做匀变速直线运动时，悬线将与竖直方向成某一稳定角 度．若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m 1，则关于
汽车的运动情况和物体m 1的受力情况正确的是 ( ) 图7 A ．汽车一定向右做加速运动 B ．汽车可能向左运动
C ．m 1除受到重力、底板的支持力作用外，还一定受到向右的摩擦力作用
D ．m 1除受到重力、底板的支持力作用外，还可能受到向左的摩擦力的作用
9．如图25所示，一个铁球从竖立在地面上的轻弹簧正上方某处自由下落，接触弹簧后将弹簧压缩。
在压缩的全过程中，弹簧均为弹性形变，那么当弹簧的压缩量最大时:
A ．球所受合力最大，但不一定大于重力值
图25
B ．球的加速度最大，且一定大于重力加速度值
C ．球的加速度最大，有可能小于重力加速度值
D ．球所受弹力最大，且一定大于重力值。
10．(2010·汕头模拟)水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行安全检查．如图7所示为一水平传送带装置示意图，紧绷的传送带AB 始终保持v ＝1 m/s 的恒定速率运行．旅客把行李无初速度地放在A 处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，AB 间的距离为2 m ，g 取10 m/s 2.若乘客把行李放到传送带
的同时也以v ＝1 m/s 的恒定速度平行于传送带运动去B 处取行李，则 ( )
图7
A ．乘客与行李同时到达
B B ．乘客提前0.5 s 到达B
C ．行李提前0.5 s 到达B
D ．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s 才能到达B
11．如图4所示，在光滑的水平面上，质量分别为m 1和m 2的木
块A 和B 之间用轻弹簧相连，在拉力F 作用下，以加速度a
做匀加速直线运动，某时刻突然撤去拉力F ，此瞬时A 和B 图4 的加速度为a 1和a 2，则 ( )
A ．a 1＝a 2＝0
B ．a 1＝a ，a 2＝0
C ．a 1＝m 1m 1＋m 2a ，a 2＝m 2m 1＋m 2a
D ．a 1＝a ，a 2＝－m 1m 2a
12．(14分)如图13所示，有一长度x ＝1 m 、质量M ＝10 kg 的 平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车一端放置一质量
m ＝4 kg 的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.25，要 图13 使物块在2 s 内运动到小车的另一端，求作用在物块上的水平力F 是多少？(g 取10 m/s 2)
13．（12分）如图所示，传送带与地面成夹角θ=37°，以10m/s 的速度顺时针转动，在传送带下端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.9，已知传送带从A→B 的长度L=50m ，则物体从A 到B 需要的时间为多少？(已知g = 10m/s 2 )
14、如图3所示，位于水平地面上的质量为M 的小木块，在大小为F 、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动，若木块与地面之间的动摩擦因素为μ，则木块的加速度为（ ）
A 、M
F B 、M
F αcos
C 、M
Mg F μα-cos
D 、M
F Mg F )sin (cos αμα--
15．(10分)用力F 提拉用细绳连在一起的A 、B 两物体，以5 m/s 2
的加速度匀加速竖直上升如图4－18所示，已知A 、B 的质量分别为1 kg 和2 kg ，绳子所能承受的最大拉力是35 N ，(g ＝10 m/s 2
)求：
图3
图4－18
(1)力F 的大小是多少？
(2)为使绳不被拉断，加速上升的最大加速度为多少？
16．质量为3 kg 的物体，在0 ~ 4 s 内受水平力F 的作用，在4 ~ 10 s 内因受摩擦力作用而停止，其v-t 图象如图所示。
求：
（1）物体所受的摩擦力。
（2）在0 ~ 4 s 内物体所受的拉力。
（3）在0 ~ 10 s 内物体的位移。
17．如图所示，车内绳AB 与绳BC 拴住一小球，BC 绳水平，车由原来的静止状态变为向右作匀加速直线运动，小球仍处于图中所示位置，则：
( )
A
．
AB 绳拉力变大，BC 绳拉力变大 B ．AB 绳拉力变大，BC 绳拉力变小 C ．AB 绳拉力变大，BC 绳拉力不变
D ．AB 绳拉力不变，BC 绳拉力变大
18．如图所示，某人正通过定滑轮用不可伸长的轻质细绳将质量为m 的货物提升到高处。
已知人拉绳的端点沿平面向右运动，若滑轮的质量和摩擦均不计，则下列说法中正确的是（ ） A ．人向右匀速运动时，绳的拉力T 等于物体的重力mg B ．人向右匀速运动时，绳的拉力T 大于物体的重力mg C ．人向右匀加速运动时，物体做加速度增加的加速运动 D ．人向右匀加速运动时，物体做加速度减小的加速运动
19．（12分）如图所示，风洞实验室中可产生水平方向的，大小可以调节的风力，现将一根套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。
（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数.
（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下m s 15=的距离所用时间为多少？（8.037cos 6
.037sin =︒=︒，2
/10s m g =）
20．（10分）某中学生身高1.80m ，质量70kg ，他站立举臂70kg 。
他站立举臂，手指摸到的高度为2.25m 。
如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，手指摸到的高度为2.70m 。
设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.3s 。
求： （1）他刚离地跳起时的速度大小； （2）他与地面间的平均作用力的大小。
（取g=10m/s 2）
21．（12分）如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮分别与物块A 、B 相连，细绳处于伸直状态，物块A 和B 的质量分别为m A =8kg 和m B =2kg ，物块A 与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.1，物块B 距地面的高度h =0.15m 。
桌面上部分的绳足够长。
现将物块B 从h 高处由静止释放，直到A 停止运动。
求A 在水平桌面上
运动的时间。
（g=10m/s 2
）。