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关键词 金属;自由电子;牛顿定律;电场;运动;阻力
中图分类号O301 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)52-0102-02
自由电子论认为:金属中价电子摆脱原子核束缚,成为在金属体积中高速无规则运动的自由电子,自由电子服从量子规律,牛顿定律不再适用。作者在《论金属价电子不是自由电子》一文中,论证了金属中价电子仅具有可移动性,但不是自由电子的认识观点,并建立电子在金属中运动的阻力方程,本文在此基础上进一步研究电场作用下,金属中价电子移位运动(文中“电子运动”无特别说明均指移位运动)的规律。
1 稳恒电场作用下,金属中电子的运动规律
1.1 外电场由0跃变为E金属中电子的运动规律
设:电子电量为e,金属中载流电子的浓度为n,电阻率,电子运动速度为v。则金属对电子运动的阻力f为:
(1)[1]
图1 电场作用下金属中运动电子受力分析
在电场E作用下,金属中运动电子受两个力的作用:一个是电场施加的作用力eE,另一个是来自金属对电子运动的阻力f,运动电子受力分析如图1所示。根据牛顿第二定律,电子运动微分方程为:
(2)
由于金属对电子移位运动具有阻碍作用,电子克服金属阻力运动必须消耗能量。因此,在无外界能量补充的条件下,金属中价电子只能绕核运动,其移位运动速度为0,即初始条件为。特别指出:金属价电子移位运动为0,表示价围绕原子核运动,而不是静止不动。
求解(2)式微分方程并把初始条件代入,可得:
(3)[2]
在外力的作用下,金属中价电子原有的平衡状态被破坏,将建立一个新的平衡状态。我们定义暂态时间常数:
(4)
暂态时间常数的单位是秒,反映金属中价电子由旧的稳定状态过渡到新的稳定状态的快慢程度。
对于金属而言,,载流电子浓度n~1028/m3,电子电量e为C,电子质量m为kg。金属中电子运动的暂态时间常数s,(3)式中在极短的时间内快速衰减为0(不到s)。我们忽略电子运动中极短暂的不稳定过程,(3)式简化为:
(5)
(5)式表明,在温恒电场的作用下,电子以的速度匀速运动,此时电子受力情况为,处于力学平衡状态。电子移位运动机理:电场作用力推动eE可移动电子加速运动,伴随着电子移位运动,金属对运动电子产生的阻力;阻力随着电子运动速度增大而增大,当时,电子达到新的力学平衡状态,以匀速运动。电子从到不稳定过程时间极为短暂,可以忽略不计,电场和电流可以认为(5)式的即时关系。
1.2 外电场由跃变为0 金属中电子的运动规律
电场由E突变为0,则金属中电子运动的微分方程(2)式退化为:
(6)
(6)式表明:电场消失,由于失去外界能量补充金属中价电子移位运动无法为继,电子移位运动速度由快速衰减为,成为绕核运动的束缚电子。
上述两种情况表明:稳恒电场作用下,金属中电子的微观运动严格遵循牛顿定律。
2 交变电场作用下,金属中电子的运动规律
2.1 施加外电场金属中电子的运动规律
设:金属中交变电场的角频率为,电场强度为。根据牛顿第二定律,图1中电子运动微分方程为:
(7)
解(7)式微分方程,并把初始条件代入可得:
(8)[3]
根据(4)式结论,一般金属电子运动的不稳定时间常数s。对于的“低频”交变电场,,,在10-12s之内快速衰减为0。忽略极短暂的暂态过程,稳定后(8)式电子移位运动速度简化为:
(9)
(9)式表明,交变电场作用下,金属中电子移位运动与电场同频振动,相差为。交变电场作用下金属中载流电子(移位)运动的机理:在正弦规律变化的交变电场作用下,电场对金属中运动电子的作用力也呈正弦规律变化,运动电子新的稳定状态为变加速运动,根据(9)式电子运动加速度a为:
(10)
2.2 交变电场突然消失 金属中电子的运动规律
若时刻交变电场消失,电场强度由突变为0,此时电子移位运动速度为。时刻以后电子运动仅受阻力的作用,根据(6)式易得到,T时刻以后电子运动的速度规律为:
(11)
即交变电场消失,由于没有外界能量补充,电子移位运动不能为继,移位运动速度快速衰减为0,退化为绕核运动的束缚电子。
上述两种情况表明:交变电场作用下,金属中电子的微观运动也严格遵循牛顿定律。
3 结论
原子核激发的电场是保守场,价电子在保守场中运动不消耗能量,无需外界补充能量,金属中价电子能够长期保持围绕原子核运动的状态。但是,阻力是耗散力,价电子摆脱原子核束缚,在不同的原子间移位运动,克服金属阻力做功必须消耗能量,没有外界源源不断地补充能量,自由电子不可能长期保持高速无规则运动状态。因此,金属价电子不可能是高速无规则运动的自由电子,这是本文认识的基石。
本文的认识结论:无论是稳恒电场还是交变电场的作用下,金属中电子运动都严格遵循牛顿定律,并没有超越牛顿定律的作用范围。本文的认识观点,与物理学理论关于“微观领域牛顿定律不再适用”的认识观点商榷,对重新认识牛顿定律在微观粒子运动中的基础地位具有先导意义。
参考文献
[1]余子山.论金属价电子不是自由电子.科技创新导报,2009,1:205.
关键词:法律;牛顿三定律
根据物理学,物体在外力作用下其状态会发生变化。相应的,如果我们将法律看作是一种物质,将影响其发展的政治、经济、文化看作是影响法律发展的外力,则法律会在这些外力的作用下变化。在物理学上,力和物体的作用符合牛顿三大定律。相应的,通过比较,我们发现法律的和周围影响因素的相互作用也符合牛顿三大定律。从而我们可以借鉴牛顿三定律促进法律的发展。
一、 借鉴牛顿第一定律推进法律稳定性发展
根据牛顿第一定律,即惯性定律,任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时,总是保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。相应的,如果将法律看作是物体,其在稳定的社会环境中,法律这个物体也是稳定存在的。但其也会受社会因素的影响,例如政治、经济、文化的变化会导致法律稳定性的破坏,这些影响法律稳定的因素可以看作是影响法律稳定性的阻力。“立法者像一位灵巧的建筑师,他的责任就在于纠正有害的偏重方向,使形成建筑物强度的那些方向完全协调一直。”[1]从而我们可以借鉴牛顿第一定律,减少有害偏重方向的影响因素,使法律稳定发展。
一是完善法律体系推进法律稳定性发展。
根据牛顿第一定律,质量是惯性大小的量度。也就是说,惯性大小只与质量有关,与速度和接触面的粗糙程度无关。相应的,法律的稳定性也与体系的完备程度有关,法律体系越完善,其惯性就越大,就越不容易被影响。
二是稳定的法律体系带来更大的作用效果。根据牛顿第一定律,质量越大,做功越大;质量越小,做功越小。相应的,法律体系越完备,其稳定性就越高,想要使其改变就需要更大的外力作用,对社会的影响也就越大。具体来说,宏观上,我国不断完善的的社会主义法律体系是不可能轻易变成大陆法系和罗马法系的。微观上,我国不断完善的法律体系对人民生活的影响做功也不断扩大,从刑法到民法,从商法到经济法,从国际法到国际司法等等,涉及到人们生活的各个方面。
所以,我们可以借鉴牛顿第一定律,完善法律体系使法律稳定发展。但在稳定的基础上我们也要提高效率,更快更好的发展。
二、 借鉴牛顿第二定律提高法律发展效率
物理学上,任何物质都是有质量的,如果我们将法律看作是物质,那么法律也是有质量的。从而我们可以定义法律体系的复杂程度为法律质量的大小。根据牛顿第二定律(F=ma),物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。相应的,如果我们将法律的影响因素看作是外力,法律发展的快慢也符合牛顿第二定律。
首先,法律发展也有加速度。根据牛顿第二定律,力是产生加速度的原因。有力才有加速度。相应的,法律的发展也需要外力的作用,政治、经济、文化、社会的推动给法律带来加速度。具体来说,经济越发达,政治体制越完善,社会文明程度高,法律发展的加速度就越大;反之,经济落后,政治体制不完善,社会文明程度低,法律发展的加速度就越小。所以,国家必须积极发展经济、政治、文化建设,使法律发展有好的加速度。
其次,法律发展也有方向性。根据牛顿第二定律,F=ma是个矢量方程,应用时有方向性,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值。加速度方向与所受外力方向相同。相应的,法律的发展也有方向性,适应社会生产力的发展为正方向,不适应生产力的发展为负方向。所以,外力的作用要与作用国生产力发展的方向相一致,从而使受力国家的法律正向发展。
再次,法律发展也有相互性。根据牛顿第二定律,力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。相应的,法律的发展也与政治、经济、社会、文化的发展协调同步的。具体来说,在政治上,政治逐步民主化,以权力为标志的政府也逐步步入了依法行政和权力制约的轨道,这个良好的政治环境为法律的发展提供了社会氛围;经济上,生产力的发展为法律思想的进步提供了经济基础;社会上,人民和政府官员的法律素养和法律信仰日益增高,法律得到了大多数人的认可,这个良好的法制环境为法律的发展提供了社会基础;文化上,各国传统文化为法律的发展提供史观之维,深化了法律发展的民族特质。在法律发展的同时经济、政治、文化也得到的发展。
最后,法律发展的多样性。根据牛顿定律,作用在物体上的各个力,都能各自独立产生一个加速度,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。相应的,法律的发展也是多样因素影响的结果,政治、经济、文化对法律都各自产生一个加速度,这些因素的作用有好有坏,从而产生的加速度也有正有负,但最终决定法律是否前进发展是这些加速度方向的总和。
所以,我们可以借鉴牛顿第二定律,使法律产生正向的、数值大的加速度,从而提高法律发展的速率。在稳定、高效发展的同时,我们也要使法律于其他社会因素协调发展。
三、 借鉴牛顿第三定律促进法律协调发展
根据牛顿第三定律,两个物体之间的作用力和反作用力,在同一直线上,大小相等,方向相反。要改变一个物体的运动状态,必须有其它物体和它相互作用。物体之间的相互作用是通过力体现的。并且指出力作用是相互的,有作用力必有反作用力。相应的,法律的状态也与政治、经济、文化有关,彼此间相互作用,协调发展。
首先,力的作用是相互的。根据牛顿第三定律,作用力与反作用力同时出现,同时消失。相应的,法律与政治、经济、文化的相互作用也是同时出现,同时消失。法律在受其它因素影响的同时也会回应社会。具体来说,法律的发展最终是为了积极的回应社会的需要,这才是法律的归宿,只有这样它才会充分发挥其应有的引导、约束以及控制功能,进而会造福全人类
其次,力的作用是不可抵消的。根据牛顿第三定律,作用力和反作用力作用在两个物体上,产生的作用不能相互抵消。相应的,法律与其它因素的相互作用也是不能抵消的,法律和政治、经济、文化的相互作用势必会给其带来变化。因此,法律问题不单纯是一个法律问题,它会带来政治、经济、文化问题,即“问题复合体”。所以,我们在促进法律发展的同时,也要促进政治、经济、文化的发展,使国家各个方面协调发展。
最后,力的作用是相对性的。根据牛顿第三定律,作用力也可以叫做反作用力,只是选择的参照物不同。相应的,法律与其它因素的相互作用也是相对的,在相互作用的过程中没有绝对意义上的作用力和反作用力。法律可以作用政治、经济、文化,相应的,政治、经济、文化也可以作用法律。这也就是说,法律也可以是施力方。
所以,我们可以借鉴牛顿第三定律,促进法律与政治、经济、文化协调发展。借鉴牛顿三大定律,促进法律的稳定、高效、协调发展。
参考文献:
1初中物理受力分析策略
物理学科在揭示自然界固有规律与属性的过程中,不能离开系统孤立存在,通常具有特定的参考系统,因此在复杂系统中的对象选取是决定问题难易度的关键所在,也体现了物理学习者所具备知识体系的科学素养.
受力分析是解决力学问题的基本技能,为研究物体运动行为提供了具体途径,通过受力分析能够将物体的运动状态和受力通过定量关系联系起来.因此,初中物理中受力分析的首要策略是从物体所处状态特征出发,寻找题目中隐含的特殊状态,亦即静止或者匀速直线运动特征,进而根据惯性定律对物体进行定性分析.初中物理受力分析与物体所处的状态相互依存,科学受力分析必须以物体所处状态为前提,并且始终以惯性定律为理论指导.
此外,对于复杂系统而言,系统内各受力对象具有相互制约性,因此对其运动规律的判断应该从具有特殊状态的对象入手,而后根据特殊受力条件列出定量方程.
2受力分析中牛顿运动定律的应用技巧
2.1假设法反推物体运动状态,为受力分析提供客观依据
首先,对于力学受力分析而言,其首要任务是对物体所处的状态进行准确判断,通过运动状态进一步反推出受力条件.作用力的存在必须以合理的施力对象为前提,这是判断物体是否受力的首要判据.初中物理中的特殊运动状态包括静止和匀速直线运动,根据牛顿第一定律可知,这两种状态下研究系统受力达到平衡状态,或者所受合外力为零,进而根据该特殊受力关系进行定量求解.
其次,假设法是特殊受力分析过程中常用的技巧.假设物体在某运动过程中受到了该力的作用,则必然会改变物体原来的运动状态,进而将最终的运动特征与题设中给出的信息进行对比,方可直观地验证假设的力是否存在,进而为物体受力分析提供客观的依据,避免初学者凭借主观思想对受力特征进行臆断分析.采用假设法反推的过程中,往往涉及到特殊位置的判定,例如物体间存在明显的相互接触,容易误导学生将该接触点看作力的作用点,因此无形中主观设想了该力的存在,然而真正的力学规律并非仅通过接触来判断力的存在,必须结合物体接触过程中是否发生了形变或者相互挤压,而这一信息的获得必须以牛顿定律为基础,进行状态反推才能得到验证.
例1如图1所示,小球与水平面和台阶接触并处于静止状态,试分析小球的受力情况.并画出图示.
分析该题设给出的信息相对较少,通过小球处于静止状态可以确定受到的合外力为零.然而由于对小球和水平面的表面特征不确定,粗糙接触和光滑接触对于本题的受力分析完全不同,因此对小球的受力分析必须根据接触面是否具有摩擦力进行分类讨论.
首先,当接触面光滑时,由小球水平方向上静止可知,此时小球在水平方向上不受力,因此尽管小球和墙壁存在接触,但是不受弹力的作用.按照上述分析,该弹力是否存在可以通过假设法进行验证,假设该力存在,必然会导致小球水平方向上受力不为零,亦即不可能维持题设所述的静止,进而说明该弹力不存在,如图1所示.
其次,如果小球和水平地面间的接触面粗糙,此时小球在水平方向上的合力效果将存在不确定性,因此需要进一步讨论:当小球不具备向右的运动趋势时,根据摩擦力产生的条件可知,此时小球依然不受摩擦力,因此结果同上;然而当小球具有向右运动的趋势时,界面处必然存在摩擦力f,因此小球在水平方向上静止的前提是竖直墙壁对小球存在向右的弹力Fn,如图2所示.
2.2以平衡状态为核心,巧用整体、隔离思想
牛顿第一定律阐述了作用力是改变物体运动状态的唯一原因,因此将运动状态与作用力之间联系在了一起,然而这一理论并未从定量角度给出具体的求解途径.初中物理受力分析的目的是对物体所处的状态从固有理论的角度给出定性、定量的认识,因此除了第一定律所遵循的力与运动关系之外,寻找系统平衡状态必将成为解决具体问题的关键.初中物理中的平衡状态为静止或者匀速直线运动,此时系统所受合外力为零,只有以此为核心,才能把握力学问题的主线.
此外,物体状态的研究不能脱离系统孤立存在,对任何物理规律的研究都存在一定的参考系统,因此对系统内部研究对象的划分是成功解题的前提,恰当地选取研究对象是决定解题难易程度的关键.复杂系统物体的受力分析方法中整体法与隔离法是巧用平衡状态的有效物理思维,能够将复杂的物体模型简单化,提升解题效率.
例2如图3所示,在光滑水平面上的小车上固定一块磁铁,人用木杆吊着一块磁铁,始终保持两块磁铁之间有一定的间隙且不变,试描述小车的状态?
分析本题是典型的复杂系统中的受力分析模型,小车的运动状态直接决定了磁铁之间的相对位移,而人在整个过程中通过吊杆对磁铁施加的力其方向、大小无法确定,因此本题中如果采用隔离法单独研究磁铁或者小车将无法进行定量描述.如果采用整体思想,将车、人以及磁铁看作整体,当两块磁铁间的距离保持不变时,表明磁铁的受力在运动前后保持恒定,并且处于平衡状态,亦即做匀速直线运动或者静止.因此磁铁和车属于整体,只有在不受外力或者受到的合外力为零时,满足该条件的小车运动状态只能是静止或者匀速直线运动.可见,通过整体分析思想大幅度简化了系统内部之间的相互作用,排除了人对磁铁作用力的具体属性,只需从宏观角度考虑系统整体的受力以及运动状态即可.
人类对力和运动关系问题的认识经历了一个曲折漫长的历史过程,本节课就是想通过学生的学习,将人类的认识和研究过程进行重演。初中学生对牛顿第一定律的内容已有部分了解,高中教材安排“牛顿第一定律”这节课的目的,是让学生对物理知识的深度和广度能有更多的认识。对比而言,高中知识的有以下几点不同:
一是知识内容不同,初中:一切物体在没有受到外力作用的时候,总是保持静止状态或匀速直线运动状态;高中:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上
面的力迫使它改变这种状态。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵,它强调了力是改变物体运动状态的原因,突出了第一定律的独立性和重要意义,也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫,便于学生在头脑中建构一个动力学的完整的系统理论。
二是过程、方法(主要是演示实验的设计、探究及思维深度)不同,初中:让小车从斜面顶端滑下,分别滑到有毛巾、棉布、木板的平面上;高中:演示伽利略斜面实验并推理,主要突出理想实验这种科学方法的价值。
三是情感、态度、价值观的体现不同,初中仅对牛顿第一定律建立的历史简单带过,高中教材在回顾历史的基础上,进行历史反思,突出科学推理的重要作用,使学生能更深刻地认识到,物理理论的形成需要经过很多物理学家共同的努力。另外,通过伽利略的研究,使学生体会质疑精神的重要性。
本节内容在整个牛顿经典力学中的地位:牛顿第一定律指出了物体在不受力的情况下,处于怎样的运动状态,这样就可以进一步研究物体在受力的情况下的运动状态。因此,牛顿第一定律是研究整个力学的出发点。
二、教学目标
知识与能力
1、知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论,知道理想实验是科学研究的重要方法;
2、理解牛顿第一定律的内容及意义;
3、知道什么是惯性,会正确地解释有关惯性的现象。
过程与方法
1、观察生活中的惯性现象,了解力和运动的关系;
2、通过实验加深对牛顿第一定律的理解;
3、理解理想实验是科学研究的重要方法。
情感态度与价值观
1、通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识,了解人类认识事物本质的曲折性;
2、感悟科学是人类进步的不竭动力。
三、学情分析
学生在初中对本节已有认识,但较片面,对知识点的认识度较浅。通过本节课的学习,能使学生对牛顿第一定律有更全面的认识。而且要使学生从形象思维慢慢上升到抽象思维,逐步达到使学生能全面看问题和分析物理问题的能力。
四、教学方式
以学生为主体,充分发挥学生的自主能力,调动学生学习的积极性;这是建构主义教学理论的核心,也是课程标准的要求。本着这个主导思想,在本节课中我将采用“引导探究”“实验”“讨论归纳”的教学方式,其目的就是在教师指导下,培养学生科学的思维方法。
五、教学过程设计
1、创设情境
举学生的生活实例(例如:公交车紧急刹车时乘客身体的反应是什么?)
引出生活中众多运动现象背后的原因是什么?
2、新课教学
首先给出亚里士多德的观点。
(说明仅凭“直觉”来判断问题是靠不住的。)
其次介绍伽利略的想法和质疑并引出斜面实验。
①演示伽利略斜面实验。
(让学生观察完实验现象之后,引导学生总结并得出下面的结论:伽利略斜面实验是以可靠的实验事实为基础,并进行了合理的推理。找到了隐藏在表面现象之后的力和运动的关系。)
然后给出法国科学家笛卡儿补充和完善后的观点。
让学生指出笛卡儿的观点与伽利略的观点相比,内容上的区别在哪里?
(使学生体会到人们对惯性定律的认识在慢慢逼近真理。)
最后给出牛顿继承前人的研究成果,并通过他个人勤奋的思考,得出的牛顿第一定律。
(使学生体会到研究问题时向前人学习的重要性。)
展示牛顿第一定律的内容,并对定律的两层含义进行解析。
为说明一切物体都有惯性,演示气体具有惯性的实验。因为固体和液体比较直观学生有一定的生活体会,仅通过创设生活场景,进行思想实验即可。
②演示气体具有惯性的实验
为体现惯性和质量的关系,请学生设计实验并详细说明操作步骤。
③演示细绳悬挂的两个体积相同,质量不同的球体在几乎相同的外力作用下,运动状态改变的情况不同。
得出结论:质量是惯性大小的量度。
(通过演示实验的设计,突出体现要尽量降低影响实验效果的各种因素,才能更方便地研究各种物理问题。)
3、小结
让学生回顾本节课的教学内容,体会本节课知识与初中知识的不同点。
思考:力是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因;惯性是物体抵抗运动状态变化的本领,质量又是惯性大小的量度。那么力、加速度和质量三者之间有怎样的定量关系。下节课我们将进行实验探究。
(通过提出思考问题顺利过渡到下节要学习的内容。体现知识的连贯性和整体性。)
4、布置作业
略
例1:物体运动的速度方向、加速度方向与作用在物体上合外力的方向之间的关系是:A.速度方向、加速度方向、合外力方向三者总是相同的
B.速度方向可与加速度成任何夹角,但加速度方向总是与合外力的方向相同
C.速度方向总是与合外力方向相同,而加速度方向可能与速度方向相同,也可能不相同
D.速度方向总是与加速度方向相同,而速度方向可能与合外力方向相同,也可能不相同。
此正确答案应为B
例2:一个物体受几个力的作用而处于静止状态,若保持其余几个力不变,而将其中一个力F1逐渐减小到零,然后又逐渐增大到F1(方向不变),在这个过程中,物体的
A.加速度始终增大,速度始终增大
B.加速度始终减小,速度始终增大
C.加速度先增大,后减小,速度始终增大直到一定值
D.加速度和速度都是先增大后减小
此题答案应为“C”
例3:如图所示,在马达驱动下,皮带运输机的皮带以速率v向右水平运行,现将一块砖正对皮带上的A点轻轻地放在皮带上,此后
A.一段时间内,砖块将在滑动摩擦力的作用下对地做加速运动
B.当砖的速率等于v时,砖块与皮带间摩擦力变为静摩擦力
C.当砖块与皮带相对静止时它位于皮带上A点的右侧的某一点B
D.砖块在皮带上有可能不存在砖块与皮带相对静止的状态
此题答案应为AD
例4:自由下落的小球下落一段时间后与弹簧接触,从它接触弹簧开始到弹簧后缩到最短的过程中,小球的速度、加速度的变化情况是怎样的?
解答:运动过程分三段
(1)加速度逐渐减小的变加速运动
(2)速度达到最大
(3)加速度逐渐增大的变减速运动,直到速度减小为零
例5:如图所示,质量均为m的A、B两球之间系着一条不计质量的轻弹簧,放在光滑的水平面上,A球紧靠墙壁,今用力F将B球向左推压弹簧,平衡后,突然将力F撤去的瞬间,则
A.A球的加速度为
B.A球的加速度为零
C.B球的加速度为
D.B球的加速度为0
此题正确答案应为BC
例6:一质量为m的小球,用两根细绳悬吊处于静止,其中A、B绳水平,OB绳与竖直方向成角,如图所示
(1)当剪断水平绳AB的瞬间,小球加速度多大?方向如何?此时绳OB的拉力多大?(2)若剪断绳OB,则小球的加速度又是多大?方向如何?绳AB的拉力多大?
解:(1)剪断水平绳AB时,由于得力的作用效果,重力的一个分力拉BO绳,另一个分力使球沿垂直于绳OB的方向向下运动,mgsin=ma,a=gsin,方向垂直于OB向下,绳OB的拉力TOB=mgcos
(2)当剪断OB绳,此时小球在重力作用下沿竖直方向向下运动,其加速度就是重力加速度g,而绳AB的拉力为零。
例7:一根质量为M的木棒,上端用细绳系在天花板上,棒上有一质量为m的猴子,如图所示,若将绳子剪断,猴子沿棒向上爬,仍保持与地面间高度不变,求这时木棒下落的加速度。
解法一:分别以棒和猴为对象,作其受力分析图。
猴子:mg=f(1)
木棒:Mg+f=Ma(2)
(1)(2)联立:Mg+mg=Ma
解法二:
由牛顿第二定律有:
(M+m)g=Ma,
五、力学单位制
1、什么是单位制:
基本单位和导出单位一起组成了单位制
2、力学单位制