在“運動的合成”中我們常有這樣的例題:
例1某車在岸上用繩跨過一定滑輪拖動河中的小船,設(shè)車速恒為v1,當(dāng)繩與水平方向夾角為θ時求船速為多少?常規(guī)的方法中,將船速分解到沿著繩的方向v1和垂直于繩的方向v′(見圖1),而得到
此方法很簡單,但是對很多同學(xué)來說,作出正確的分解圖是很困難的,尤其是過了較長的時間以后。
本人在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),如果運用“功率”的知識,問題可以得到簡化。如圖2。
設(shè)繩中的張力為T,而車通過繩子對小船做功,有車對繩子的功率P1,繩對船的功率P2,
例2如圖3,物體A、B用不可伸長的輕繩繞過定滑輪相連,A放在水平面上,B套在光滑的豎直細(xì)桿上,當(dāng)?shù)竭_(dá)如圖位置時,求vA、vB的大小關(guān)系。
如圖,設(shè)繩中張力大小為F,B拉繩的功率為P1,繩拉A的功率為P2,
例3如圖4,在繩的C端某人以速率v勻速收繩從而拉動M沿水平面前進(jìn),當(dāng)繩BC段與水平面恰成α角時,物體M的速度為多大?
設(shè)繩中拉力為F,人拉繩的功率P1,繩拉M的功率P2,
例4如圖5,AB為光滑的水平固定直桿,另一細(xì)桿OP可繞AB上方距AB高為h的O軸轉(zhuǎn)動,兩桿都穿過環(huán)Q,若使OP桿繞O以角速度
ω轉(zhuǎn)動,則當(dāng)OP與豎直方向所成角度α=30°時,環(huán)Q的運動速度為多大?
設(shè)環(huán)Q與OP間的作用力大小為F,OP桿在Q點的線速度vP,環(huán)Q的運動速度為v,環(huán)Q對桿OP的功率P1,OP對環(huán)Q的功率為P2,有
例5如圖6,在光滑的水平面上,放一質(zhì)量為M,高度為a的木塊支撐一長L的輕桿,桿的一端固定著質(zhì)量為m的小球,另一端用絞鏈固定在O點,桿開始時與水平面夾角α0,現(xiàn)用水平外力推木塊由靜止向左運動,當(dāng)桿與水平方向夾角α角(α<90°)時,桿的角速度為ω,求此過程中外力所做的功。
設(shè)夾角α?xí)r木塊速度為v1,桿在接觸點的線速度v2,小球速度為v3;木塊與桿間的作用力為T,木塊對桿的功率P1,桿對木塊的功率P2,
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。