1求力
例1如圖1所示,質量為m的人站在自動扶梯上,扶梯正以加速度a向上勻減速運動,a與水平方向的夾角為θ,求人受的支持力和摩擦力。
解析將加速度a沿水平、豎直方向分解,如圖2所示,
根據(jù)牛頓第二定律有,水平方向:
豎直方向:mg-FN=may=masinθ,
由此得人受的摩擦力Ff=macosθ,方向水平向左;
受的支持力FN=m(g-asinθ),方向豎直向上。
2求時間
例2站在勻速運動的自動扶梯上經(jīng)時間t1恰好到達樓上,若自動扶梯停止運動,而人沿梯子勻速上行,則經(jīng)時間t2恰好到達樓上,今使扶梯正常運行,同時人也保持先前的速度沿梯而上,則到達樓上需時間為()
A.(t1-t2)B.12(t1+t2)
C.12(t1-t2)D.t1t2t1+t2
解析設樓與地面間沿梯方向的距離為L,扶梯運動速度為v1,人運動速度為v2,則
v1=L/t1
v2=L/t2
t=L/(v1+v2)=t1t2/(t1+t2),
故D選項正確。
3求功、功率
例3自動扶梯以恒定的速度v運轉,運送人員上樓。一個人第一次站到扶梯上相對扶梯靜止不動,扶梯載他上樓過程中對他做功為W1,做功功率為P1。第二次這人在運動的扶梯上又以相對扶梯的速度u同時勻速向上走。這次扶梯對人做功為W2,做功功率為P2,以下說法中正確的是()
A.W1>W2,P1>P2;
B.W1>W2,P1=P2;
C.W1=W2,P1>P2;
D.W1=W2,P1=P2。
解析在扶梯上,人相對于扶梯靜止不動和人相對于扶梯勻速向上運動,相對地面人都是作勻速直線運動。兩次人均處于平衡狀態(tài),兩次人受力情況相同。即扶梯對人向上的支持力等于重力。而兩次扶梯載人運動的距離不同,由于第二次人沿扶梯向上走了一段距離,所以第一次扶梯載人運動的距離要比第二次扶梯載人運動的距離長,即S1>S2,根據(jù)W=FScosθ可知W1>W2。又由于兩次扶梯運動的速率v不變,對人作用力不變。據(jù)P=Fvcosθ可知P1=P2,故選B正確。
4求級數(shù)
例4百貨大樓一、二樓間有一正以恒定速度向上運動的自動扶梯,某人以相對梯的速度v從一樓向上跑,數(shù)得梯子有N1級;到二樓后他又反過來以相對梯的速度v沿梯向下跑至一樓,數(shù)得梯子有N2級,那么該自動扶梯實際級數(shù)N應是多少?
解析設自動扶梯每級沿運動方向長為L,扶梯運行速度為u,向上跑時人對地速度為(v+u),向下跑時人對地速度為(v-u),根據(jù)時間與參照物選取無關,上行過程: ,下行過程:
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。