受力分析是解题的“灵魂”用心 爱心 专心复杂的综合题往往包含几个过程,这就需要学会“庖丁解牛”,把一个复杂的问题分解成几个熟悉而简单的过程,各个击破加以解决
分解成几个过程的依据是物体受到的作用力,准确分析物体的受力是搞清楚物体运动规律的前提和基础
下面通过例题来加以分析、说明
例如 图 所 示 ,一个含有光滑半圆凹形槽的物体 A 静止在光滑的水平面上,其质量为 2m,球心为 O,半径为R,PQ 为直径的两端点,紧挨着 A 的右边有一个质量为m 的小物体 B,系统处于静止状态
现在把质量为 3m的小球 C 从 P 点正上方、距 P 点高度为 3
5R 的位置自由释放,已知小球 C 在槽内运动始终与槽接触,不计空气阻力,求:(1)物体 B 在光滑水平面上运动的最大速度
(2)小球 C 离开 Q 点时 A 的速度
(3)小球 C 离开 Q 点后上升的最大高度
(4)若在小球 C 离开 Q 点时,给 A 一个向左的恒力 F(未知)作用,恰好能使 C 从 P 点落回光滑半圆槽,求 F
解析 小球 C 释放后开始只受重力作用做自由落体运动至 P 点,然后沿槽右侧运动,对 A 施加作用力使A、B 一起向右做加速运动;小球 C 到最低点时 A、B 间的弹力消失,向右的加速运动结束,此时设 A、B 的速度为 v1;小球 C 到达槽左侧,对 A 施加向左的弹力,使 A向右减速,而 B 在水平方向不受力,以速度 v1向右做匀速运动;小球 C 在槽中绕球心 O 做圆周运动,在 Q 点时相对于 A 的速度竖直向上,即在 Q 点 A、C 具有共同的水平速度,设为 v2;之后小球 C 在竖直方向上以速度 v3向上做竖直上抛运动,水平方向以速度 v2向左运动;C 离开 Q 点时,A、C 水平方向具有共同初速度,对 A 施加向左的恒力 F,A 便相对于 B 向右做初速度为零的匀加速直线运动
设球 C 到最