李 楷

(甘肅省會(huì)寧縣第二中學(xué)，甘肅 會(huì)寧 730799)

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例談非慣性系下物體的運(yùn)動(dòng)

李 楷

(甘肅省會(huì)寧縣第二中學(xué)，甘肅 會(huì)寧 730799)

在分析物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)其中之一存在加速度時(shí)，取其中有加速度的物體為參考系(為非慣性系)，在此非慣性系中加上慣性力，按平衡態(tài)處理，會(huì)達(dá)到意想不到的效果．

非慣性系；相對(duì)運(yùn)動(dòng)；慣性力．

一些關(guān)于物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，通過(guò)轉(zhuǎn)換參考系，在非慣性系下研究，可使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化處理．

一、繩系兩物塊穿在水平粗糙桿上，繞連線上的某點(diǎn)在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)速變化時(shí)，物塊受到的摩擦力的分析是一大難點(diǎn)，下面轉(zhuǎn)換參考系，在非慣性系中加上慣性力后，在“平衡態(tài)”下著手，來(lái)突破摩擦力隨轉(zhuǎn)速變化的難點(diǎn)．

例1：如圖1所示，兩物塊A、B套在水平粗糙的CD桿上，并用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接，整個(gè)裝置能繞過(guò)CD中點(diǎn)的軸OO1轉(zhuǎn)動(dòng).已知兩物塊質(zhì)量相等，桿CD對(duì)物塊A、B的最大靜摩擦力大小相等.開(kāi)始時(shí)繩子處于自然長(zhǎng)度(繩子恰好伸直但無(wú)彈力)，物塊B到OO1軸的距離為A到OO1軸距離的兩倍.現(xiàn)讓該裝置從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速逐漸增大，在繩子處于自然長(zhǎng)度到兩物塊A、B即將滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( ).

圖1

A．A受到的靜摩擦力一直增大；

B．B受到的靜摩擦力是先增大，后保持不變；

C．A受到的靜摩擦力是先增大后減??；

D．A受到的合力一直在增大．

解析：設(shè)輕繩長(zhǎng)度為3r，兩物塊A、B的質(zhì)量mA=mB=m，物塊與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．

圖2

二、兩物體在豎直方向上，由同一高度同時(shí)釋放、同時(shí)落地，同時(shí)原速反彈而豎直上拋，總在同一高度上，保持相對(duì)靜止．若其中一物體做平拋運(yùn)動(dòng)，那么相對(duì)另一物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)．

例2(第32屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試題)：從左至右在同一水平地面上依次有3個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c，且三者共線，a與b相距l(xiāng)1，b與c相距l(xiāng)2．現(xiàn)同時(shí)將它們從其初始位置拋出．已知質(zhì)點(diǎn)b以初速度v0豎直上拋，質(zhì)點(diǎn)c以某一初速度豎直上

拋．設(shè)在這3個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，a能碰到質(zhì)點(diǎn)b和c；并假設(shè)質(zhì)點(diǎn)a的質(zhì)量遠(yuǎn)大于質(zhì)點(diǎn)b的質(zhì)量，且a與b碰撞時(shí)間極短．求質(zhì)點(diǎn)c的初速度vc和質(zhì)點(diǎn)a的初速度所滿足的條件．所求的結(jié)果均用題中的已知量表示出來(lái)．