例7 用绳AC和 BC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为30°和60°,AC绳能承受的最大的拉力为150N,而BC绳能承受的最大的拉力为100N,求物体最大重力不能超过多少?
「错解」以重物为研究对象,重物受力如图2-21.由于重物静止,则有
TACsin30°=TBCsin60°
TACcos30°+TBCcos60°=G
将TAC=150N,TBC=100N代入式解得G=200N.
「错解原因」以上错解的原因是学生错误地认为当TAC=150N时,TBC=100N,而没有认真分析力之间的关系。实际当TBC=100N时,TBC已经超过150N.
「分析解答」以重物为研究对象。重物受力如图2-21,重物静止,加速度为零。据牛顿第二定律列方程
TACsin30°-TBCsin60°=0 ①
TACcos30°+TBCcos60°-G=0 ②
而当TAC=150N时,TBC=86.6<100N
将TAC=150N,TBC=86.6N代入式②解得G=173.32N.
所以重物的最大重力不能超过173.2N.
例8 质量为M,倾角为α的楔形物A放在水平地面上。质量为m的B物体从楔形物的光滑斜面上由静止释放,在B物体加速下滑过程中,A物体保持静止。地面受到的压力多大?
「错解」以A,B整体为研究对象。受力如图2-23,因为A物体静止,所以N=G=(M+m)g.
「错解原因」由于A,B的加速度不同,所以不能将二者视为同一物体。忽视了这一点就会造成错解。
「分析解答」分别以A,B物体为研究对象。A,B物体受力分别如图2-24a,2-24b.根据牛顿第二定律列运动方程,A物体静止,加速度为零。
x:Nlsinα-f=0 ①
y:N-Mg-Nlcosα=0 ②
B物体下滑的加速度为a,
x:mgsinα=ma ③
y:Nl-mgcosα=0 ④
由式①,②,③,④解得N=Mg+mgcosα
根据牛顿第三定律地面受到的压力为Mg十mgcosα。
「评析」 在解决物体运动问题时,在选取研究对象时,若要将几个物体视为一个整体做为研究对象,应该注意这几个物体必须有相同的加速度。
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