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com运动状态的改变与牛顿第二定律河南省汝州市第一高级中任志强质量是物体慢性的唯一量度,这一表述,在定性或定量比较哪个物体惯性大时,非常有效
可以这样理解,在相同的外力作用下,质量大的物体运动状态改变相对难一些,质量小的物体运动状态改变得相对容易一些
然而在有些情况下如果定量地研究物体运动状态的改变,还要结合牛顿第二定律
且看下例:例在一密闭的汽车内,一氢气球用细绳系在座位上,设空气的密度为,氢气球的质量为,体积为,问:汽车以恒定的加速度启动时,氢气球向哪个方向偏转,稳定后偏转角是多少
分析:我们有这样的生活经验,我们平时坐车的时候,汽车启动后,由于惯性,我们要向后仰,如果作类比,容易得气球向后偏的错误结论
我们从运动状态改变的难易程度上去分析,汽车启动后,车内的空气随之加速,由于氢气的密度小,或者说氢气球的质量比同体积的空气的质量小,所以氢气球的运动准状态改变的相对容易一些,故氢气球要向前偏
然而这只是一种定性的解释,还没有指出氢气球向前偏转的跟本原因
或者说还没有对氢气球的受力进行分析,第二步在算稳定后氢气球的偏转角时也必须对其进行受力分析
汽车在启动后,空气随着汽车一起加速
设想有一和氢气球体积相同的“空气球”,则质量为:,由于其加速度为,故其受到周围空气对它在水平方向上的合力为:,这个合力是由“空气球”前后压强的不同所引起的
换成是氢气球后,在水平方向上由于空气前后压强的不同所引起的这个力必定仍等于,而氢气球自身的质量为,故其在水平方向上的合力应为,由于,在水平方向上必定受到一个向后的力,这个力由绳子的拉力在水平方向上的分力所提供,也就是说绳子是斜向后拉氢气球的,所以氢气球向前倾斜
其倾角的计算如下:解:已知氢气球质量,体积,空气密度,汽车加速度,重力加速度,设氢气球受到的浮力为,细绳与竖直方向上的夹角为,细绳上的拉力为