三、质点动力学中的习题“定理”
17、欲推动放在粗糙平面上的物体,物体与平面之间的动摩擦因数为μ,推力方向与水平面成θ角,tanθ=μ时最省力,
。若平面换成倾角为α的斜面后,推力与斜面夹角满足关系tanθ=μ时,
。
18、两个靠在一起的物体A和B,质量为m1、m2,放在同一光滑平面上,当A受到水平推力F作用后,A对B的作用力为
。平面虽不光滑,但A、B与平面间存在相同的摩擦因数时上述结论成立,斜面取代平面。只要推力F与斜面平行,F大于摩擦力与重力沿斜面分力之和时同样成立。
19、若由质量为m1、m2、m3……加速度分别是a1、a2、a3……的物体组成的系统,则合外力F= m1 a1+m2 a2+m3 a3+……
20、支持面对支持物的支持力随系统的加速度而变化。若系统具有向上的加速度a,则支持力N为m(g+a);若系统具有向下的加速度a,则支持力N为m(g-a)(要求a≤g),浸在液体中的物体所受浮力与上述情况类似:系统有向上的加速度a时,浮力F为
,系统有向下的加速度a时,浮力F为
(
为液体的密度)。
21、用长为L的绳拴一质点做圆锥摆运动时,则其周期同绳长L、摆角θ、当地重力加速度g之间存在
关系。
22、系在绳上的物体在竖直面上做圆周运动的条件是:
,绳改成杆后,则
均可,在最高点
时,杆拉物体;
时杆支持物体。
23、地球的质量m,半径R与万有引力常量G之间存在下列常用关系Gm=gr2。
24、若行星表面的重力加速度为 g,行星的半径为R,则环绕其表面的卫星最低速度v为
;若行星的平均密度为
,则卫星周期的最小值T同
、G之间存在
T2=3π/G的关系式。
25、卫星绕行星运转时,其线速度v角速度ω,周期T同轨道半径r存在下列关系
①v2∝1/r ②ω2∝1/r3 ③T2∝r3
由于地球的半径R=6400Km,卫星的周期不低于84分钟。由于同步卫星的周期T一定,它只能在赤道上空运行,且发射的高度,线速度是固定的。
26、太空中两个靠近的天体叫“双星”。它们由于万有引力而绕连线上一点做圆周运动,其轨道半径与质量成反比、环绕速度与质量成反比。
27、质点若先受力F1作用,后受反方向F2作用,其前进位移S后恰好又停下来,则运动的时间t同质量m,作用力F1、F2,位移S之间存在关系
28、质点若先受力F1作用一段时间后,后又在反方向的力F2作用相同时间后恰返回出发点,则F2=3F1。
29、由质量为m质点和劲度系数为K的弹簧组成的弹簧振子的振动周期
与弹簧振子平放,竖放没有关系。
30、由质量为m的质点和摆长为L组成的单摆的周期
,与摆角θ和质量m无关。若单摆在加速度为a的系统中,式中g应改为g和a的矢量和。若摆球带电荷q,置于匀强电场中,则
中的g由重力和电场力的矢量和与摆球的质量m比值代替;若单摆处于由位于单摆悬点处的点电荷产生的电场中,或磁场中,周期不变。
31、摆钟在t时间内变快△t,则它的周期T与标准周期T0之间存在下列 关 系:△T=(t/T0-t/T)T0,即T0:T=(t-△t):t;摆钟在t时间内变慢△t,则它的周期T与标准周期T0之间存在下列 关 系:△T=(t/T0-t/T)T0,也即T0:T=(t-△t):t。