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高三物理重力平衡公式推导

2024-07-22 13:26:42综合其它967

高三物理重力平衡公式推导有以下几种:y7x物理好资源网(原物理ok网)

1. 等腰三角形法推导:根据物体所受重力与支持力大小相等、方向相反,以及绳的拉力与物体对斜面的压力等效的特点,可以画出物体所受重力、斜面支持力、绳的拉力以及物体对斜面压力的图示,利用等腰三角形各边共点的方法,可以推导出绳的拉力与物体对斜面压力的合力大小等于物体所受重力沿垂直于斜面方向上的分力,方向与垂直于斜面方向上的分力相反。y7x物理好资源网(原物理ok网)

2. 正交分解法推导:将物体所受重力沿垂直于斜面方向和沿着斜面方向进行分解,根据共点力平衡条件推导出绳的拉力大小等于物体所受重力沿垂直于斜面方向上的分力,方向与垂直于斜面方向上的分力相反。y7x物理好资源网(原物理ok网)

以上是重力平衡公式的两种推导方法,希望对您有所帮助。y7x物理好资源网(原物理ok网)


相关例题:

高三物理中,重力平衡公式的一般形式为:$F = mg$,其中$F$为重力,$m$为物体质量,$g$为重力加速度。这个公式可以用来求解物体在重力作用下的平衡问题。y7x物理好资源网(原物理ok网)

下面是一个关于物体在斜面上平衡的例题:y7x物理好资源网(原物理ok网)

问题:一个质量为$m$的物体放在一个倾角为$theta$的斜面上,物体与斜面之间的摩擦系数为$mu$。求物体在斜面上平衡时,斜面的倾角应该满足什么条件?y7x物理好资源网(原物理ok网)

解题过程:y7x物理好资源网(原物理ok网)

首先,我们可以根据物体的重力平衡条件,列出方程:y7x物理好资源网(原物理ok网)

$mgcostheta = F$y7x物理好资源网(原物理ok网)

其中,$F$为重力在斜面上的分力,$mgcostheta$为物体对斜面的压力。y7x物理好资源网(原物理ok网)

同时,根据物体的运动状态和摩擦力公式,可以列出方程:y7x物理好资源网(原物理ok网)

$mgsintheta - mu F = msigma$y7x物理好资源网(原物理ok网)

其中,$sigma$为物体受到的摩擦力。y7x物理好资源网(原物理ok网)

由于物体是平衡的,因此两个方程应该相等,即:y7x物理好资源网(原物理ok网)

$mgcostheta = mgsintheta - mu F$y7x物理好资源网(原物理ok网)

将上式变形得到:y7x物理好资源网(原物理ok网)

$F = frac{mgsintheta}{sintheta + mucostheta}$y7x物理好资源网(原物理ok网)

由于物体是放在斜面上的,因此有:y7x物理好资源网(原物理ok网)

$F = mgcostheta = mgcsinfrac{theta}{c}$y7x物理好资源网(原物理ok网)

其中,c为斜面的倾角。y7x物理好资源网(原物理ok网)

将上式代入上式得到:y7x物理好资源网(原物理ok网)

$c = theta + frac{g}{mu}tan{frac{theta}{c}}$y7x物理好资源网(原物理ok网)

因此,当斜面的倾角c满足$theta < arccos{frac{mg}{mu g}}$时,物体在斜面上是平衡的。这是因为当斜面的倾角过大时,重力在斜面上的分力不足以提供物体所需的摩擦力,物体将发生滑动。y7x物理好资源网(原物理ok网)


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