第四类:关键点分析
当两个物体即将发生分离时,它们之间的临界状态可以由以下条件判定:
1.加速度相等;
2.接触面相互作用力:弹力刚好消失;摩擦力达到最大静摩擦力。
3.从接触面分离的必要条件包括:(1)两者加速度与速度保持一致;(2)接触面之间的正压力为零。
【经典范例】
例1、一个木制平板 M 处于静止状态并放置在无摩擦的水平面上,木板上有一个质量为 m的小滑块,两者之间的动摩擦系数为 μ。现施加一个水平力 F ,要使滑块从平板上完全滑落,求力 F 应满足的数值范围。
【详解】
例2、如图所示,一根细绳的一端固定在倾角为45°的斜面体顶端 P,另一端系有一个质量为m的小球。请解答以下问题:
(1)斜面体至少需要以多大的加速度向左运动,才能使小球对斜面的支撑力为零?
(2)若斜面体以 a=2g 的加速度向左运动,求此时绳子的拉力大小?
【详解】(1)对小球进行受力分析,其受到重力和绳子的拉力作用。根据牛顿第二定律,可以列出以下方程:
水平方向:F合=Fcos45°=ma
竖直方向:Fsin45°=mg
解得:a=g
(2)当斜面体以a=2g的加速度向左运动时,对小球进行受力分析(如图2所示)。由于a=2g>g,小球将会脱离斜面。假设绳子的拉力与水平面夹角为θ,根据牛顿第二定律,有:
F合=Fcosθ=ma=2mg Fsinθ=G
解得:
tanθ=1/2
F=Gsinθ=5mg
答:(1)当斜面体至少以a=g的加速度向左运动时,小球对斜面的压力为零;
(2)当斜面体以a=2g的加速度向左运动时,绳子的拉力大小为5mg.