例题1:(1)一质量为m的物体系于长度分别为l1、l2的两根细线上,l1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,l2水平拉直,物体处于平衡状态.现将l2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度
(2)若将上图中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图所示,其他条件不变,求剪断瞬时物体的加速度
解:(1)剪断l2前,物体在线l1、l2的拉力T1、T2和重力作用下平衡,受力如图。由平衡条件T1cosθ=mg,T1sinθ=T2,得T2=mgtanθ.由于l1是细线,其物理模型是不可拉伸的刚性绳,当线上的张力变化时,细线的长度形变量忽略不计,因此当剪断l2的瞬间,T2突然消失,l1线上的张力发生突变,这时物体受力如图,T1=mgcosθ
mgsinθ=ma得a=gsinθ
结论:线l1上的张力大小发生了突变.
(2)轻弹簧这一物理模型是当受外力拉伸时,有明显的形变量Δx,在弹性限度内,弹力大小F=kΔx,弹力方向沿弹簧方向.当剪断l2的瞬间T2=0,弹簧的形变量未来得及发生变化,Δx不变,l1上的张力大小、方向还未发生变化,所以物体所受的合力与T2等大反向.由牛顿第二定律mgtanθ=ma得a=gtanθ

例题2:如图所示,木块A和B用一轻弹簧相连,竖直放在木块C上,三者静置于地面,它们的质量之比是1∶2∶3.设所有接触面都光滑.当沿水平方向抽出木块C的瞬时,A和B的加速度分别是aA=___________,aB=___________如果A、B、C叠放在一起,则在水平迅速抽出木板C的瞬间,A和B间的弹力FN=___________.
解: (1)抽出C木块前,弹簧弹力F弹=mg.抽出瞬时,弹力F弹不变,所以aA=0,2mg+F弹=2maB所以aB= g.
(2)抽出瞬时,aA=aB=g,完全失重,所以FN=0.

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