【問題】高二物理3題(牛頓定理、力矩)


Recommended Posts

1、一定質量之物體受定力作用時,下列敘述何者正確?

(A)必作等加速度運動

(B)必沿直線運動

(C)速度恆與力同方向

(D)在相同時距內之速度變化量必相等

(E)在相同時距內之位移必相同

Ans:(A)、(D)

這一題我比較有疑問的是(C)選項,力不是恆與速度同方向嗎?

2、大小為F的三力分別作用在邊長a的三角形頂點上。則對C點的合力矩為何?

Ans:√3/2a

頂點C旁邊的F力矩會互相抵銷嗎?如果是,那又為什麼呢?

3、用一秤盤質量不等之等臂天平稱物。將物質於左右兩盤秤出質量分別為9g及4g,則此物之真實質量為何?

Ans:13/2g

希望大家能幫我解掉我的疑惑。

鏈接文章
分享到其他網站
1、一定質量之物體受定力作用時,下列敘述何者正確?

(A)必作等加速度運動

(B)必沿直線運動

(C)速度恆與力同方向

(D)在相同時距內之速度變化量必相等

(E)在相同時距內之位移必相同

Ans:(A)、(D)

這一題我比較有疑問的是(C)選項,力不是恆與速度同方向嗎?

2、大小為F的三力分別作用在邊長a的三角形頂點上。則對C點的合力矩為何?

Ans:√3/2a

頂點C旁邊的F力矩會互相抵銷嗎?如果是,那又為什麼呢?

3、用一秤盤質量不等之等臂天平稱物。將物質於左右兩盤秤出質量分別為9g及4g,則此物之真實質量為何?

Ans:13/2g

希望大家能幫我解掉我的疑惑。

1.沒有呀@@為什麼力跟速度恆方向?應該是速度變化恆方向才對哦!

2.互相抵消?甚麼意思?

而且這三個力方向為何呢?如果說他在移動,那你支點要取質心算才會算出你的

真正答案,如果你取別點(例如:C點),那就必須多個假想力了 恩!

3.質量不均勻且等臂的天平??不懂==

鏈接文章
分享到其他網站
1、一定質量之物體受定力作用時,下列敘述何者正確?

(A)必作等加速度運動

(B)必沿直線運動

(C)速度恆與力同方向

(D)在相同時距內之速度變化量必相等

(E)在相同時距內之位移必相同

Ans:(A)、(D)

這一題我比較有疑問的是(C)選項,力不是恆與速度同方向嗎?

速度向右,施一個向左的力,你說會如何呢

2、大小為F的三力分別作用在邊長a的三角形頂點上。則對C點的合力矩為何?

Ans:√3/2a

頂點C旁邊的F力矩會互相抵銷嗎?如果是,那又為什麼呢?

這題有沒有圖阿

感覺怪怪的

3、用一秤盤質量不等之等臂天平稱物。將物質於左右兩盤秤出質量分別為9g及4g,則此物之真實質量為何?

Ans:13/2g

我也是想到上的解法

希望大家能幫我解掉我的疑惑。

鏈接文章
分享到其他網站
第三題我的想法

可以先分兩次看

設兩端質量為m1 m2 假設放此真實質量物體m於m1 9g於m2

所以 m+m1=m2+9 -------------1

再將4g置於m1 m置於m2

故m1+4=m2+m -----------2

解聯立 m-4=9-m m=6.5

哦哦這樣阿@@

我看懂題目意思了 恩

剛剛一時看不懂@@

鏈接文章
分享到其他網站
我來解解第二題吧,我記得合力矩公式好像是Τ=Fd=rsinθ吧

然後各力算出來後,用Στi=τ1+τ2+τ3+.......τn求出答案

沒啥意思 只不過你好像打錯了

然後我想他也應該不是要你這答案 你寫的大家應該都知道吧-.-

鏈接文章
分享到其他網站

3、用一秤盤質量不等之等臂天平稱物。將物質於左右兩盤秤出質量分別為9g及4g,則此物之真實質量為何?

Ans:13/2g

希望大家能幫我解掉我的疑惑。

第三題相加除以二是這樣的...

設不平衡的力矩為X 臂長為L

9L-X=4L+X

X=5/2L

4L+X=13/2L

13/2L/L=13/2(力矩除力臂=力 在天平上等於質量)

這樣打好麻煩喔= =""

因為一邊會多X一邊少X

所以最簡單的方法就是相加除以2

呃...第二題的答案是力矩的單位嗎= =?

http://www.wretch.cc/album/show.php?i=mark0912n&b=1&f=1391676376&p=34

圖應該是這張吧?

CA BC方向的力經過C 對C無力矩

力AB對C的力矩是

F*a*sin60 = 二分之根號三Fa吧?

只有a是怎麼回事= =?

鏈接文章
分享到其他網站
  • 2 weeks later...

1、一定質量之物體受定力作用時,下列敘述何者正確?

(A)必作等加速度運動

(B)必沿直線運動

(C)速度恆與力同方向

(D)在相同時距內之速度變化量必相等

(E)在相同時距內之位移必相同

Ans:(A)、(D)

A兜...首先先搞清楚物體的運動量:位移、速度、加速度

當有定力作用時(定力指的是大小相同、方向相同的力,缺一不可),所以舉等速率圓周運動的例子錯了= =...等速率圓周運動的向心力不能稱作定力(因大小雖相同,但方向在改變,所以只能說力的量值不變)...然後"等加速度 加速度=0"這句話在高中不適用,a=0的運動直接稱"等速度運動"即可..."a=定值"才稱作等加速度運動,這個要先弄清楚定義才行...切入正題...物體受定力作用(F=ma),為等加速度運動,若速度與加速度平行,又須分成同向與反向討論,但皆為直線運動(反向的會折返),若速度與加速度不平行,作拋物線運動(為什麼是拋物線,而非其他類型曲線,請自行證明,拋物線有拋物線的定義,不是隨便一條曲線就叫拋物線...囧)

鏈接文章
分享到其他網站

現在有時間來打一些基本定義的東西好了,希望對剛學高二物理的你們有幫助

首先物理量簡單分成:向量(具有大小與方向性)與純量(具大小,不具方向性),大小又可以量值來稱呼它

位置、位移、速度、加速度、力 => 皆為向量,因此在描述這些物理量時,必須注意其大小與方向,因此只要大小或方向其中一項改變,物理量就跟原本的不同了

質量、時間、速率、體積、密度 => 皆為純量,只需注意其大小,無方向性可言

[原來是向量的物理量被冠上絕對值或以量值稱呼,則我們所著眼的是向量的大小的部份-->純量]

PS:向量相加減,還是向量

向量乘或除以純量,還是向量

純量相加減乘除,還是純量

向量與向量的關係還有內積與外積,內積後變為純量,外積則依然為向量

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

位置(x)為向量,位移(△x=x2-x1)亦為向量

位移(△x)為向量,其對時間微分後為速度[v=△x/△t],而再對時間作第二次微分(或直接速度對時間微分)後為加速度(a=△v/△t),還是保持向量的特性

v不變為等速度運動,v改變(可能大小或方向之一)則為變速度運動,v=0則稱為靜止或不動

=> v大小不變而方向改變稱為等速率運動 [速率只是速度的大小描述而已,不含方向]

a不變為等加速度運動,a改變(可能大小或方向之一)則為變加速度運動,a=0則稱為等速度運動

=>牛頓第二運動定律:F=ma(或a=F/m),F與a為向量,m為純量,所以F與a必同向

同理,a=△v/△t : a與△v必同向

v=△x/△t :v與 △x必同向

所以v與a之間沒什麼方向關聯性(△v與a才有同向的關聯性),也就是說,速度與加速度方向可能一致也可能不一致,但速度變化量必與加速度同向,位移必與速度同向

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

v=0 => 靜止不動

v固定 => 等速度運動(必為直線運動)

v不固定=>變速度運動,可為直線運動或曲線運動(可能大小或方向其一改變,如:方向改變的等速率運動也是其中一種運動模式,而等速率圓周運動也為變速度運動)

a=0 => 等速度運動(v不等於0)或靜止(v=0) --> 牛頓第一運動定律:F=0(a=0),靜者恆靜,動者恆作等速度運動

a固定=>等加速度運動(v與a平行為直線運動,v與a不平行為拋物線運動)或者是一開始靜止,之後作直線運動(如:自由落體運動)

a不固定=>變加速度運動(可能大小或方向之一改變),可能直線運動(v與a平行)或曲線運動(v與a不平行)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

接著來分析各種運動,測試一下!

(1)靜止不動 --> 速度為0,加速度為0,位移為0

(2)等速度運動 --> 必為直線,速度不變,加速度為0,單位時間的位移不變

(3)等速率直線運動-->不折返的為等速度運動,折返的為變速度運動

(4)等速率曲線運動-->速度改變,加速度改變,單位時間的位移改變

(5)等速率圓周運動-->為等速率曲線運動的一種(但加速度量值不變方向變,且只有法線加速度),運動軌跡為圓[法線加

速度量值改變,軌跡就不是圓了],速度改變(大小不變方向變),加速度改變

(6)變速率直線運動-->速度改變,加速度改變,單位時間的位移改變

(7)變速率曲線運動-->速度改變,加速度改變,單位時間的位移改變

(8)變速率圓周運動-->軌跡為圓,速度改變,加速度改變,切線加速度改變,法線加速度改變(大小不變,方向變)

(9)自由落體運動-->必為直線,初速為0,等加速度運動,單位時間的位移改變,單位時間速度變化量不變

(10)鉛直上、下拋運動-->必為直線運動,等加速度運動,初速不為0,速度改變,加速度不變,單位時間的位移改變,

單位時間速度變化量不變

(11)水平拋射-->拋物線運動,初速不為0,速度與加速度垂直,速度改變,加速度不變,單位時間位移改變,單位時間

速度變化量不變[分解:水平等速度運動,鉛直自由落體運動]

(12)斜向拋射-->拋物線運動,初速不為0,速度與加速度不平行亦不垂直,速度改變,加速度不變,單位時間位移改

變,單位時間速度變化量不變[分解:水平等速度運動,鉛直為鉛直上、下拋運動]

(13)鐘擺運動-->變速率圓弧運動,速度改變,加速度改變

(14)行星橢圓軌道運動-->橢圓軌跡,速率改變,速度改變,變加速度

[觀念釐清]等速度運動必為等速率運動,等速率運動未必為等速度運動

p.s.不可能存在的運動:等速度曲線運動、等速度圓周運動、等加速度圓周運動

鏈接文章
分享到其他網站

樓上大大真是有時間阿@@

整理出這麼棒的東西@@真不錯

那我也來補充一個類似的好了

初速不為零 然後等加速度運動 就像是平拋一樣

那如果

初角速度不為零 等角加速度運動 就像是??生活中有什麼例子是這樣呢~?

各位學弟妹可以想想看喔︿︿" 想過的就知道我說甚麼囉

鏈接文章
分享到其他網站
  • 2 weeks later...
樓上說的是溜溜球嗎?

溜溜球 你也可以去想想看喔@@ 不過我覺得他在擲的過程中,不見得是角加速度運動︿︿"

至於最後在空轉的部分,如果摩擦力都定值,那或許算是,但這樣就沒甚麼了@@~沒啥特別的~

我這裡說的是................陀螺@@"~這就比較特別了~恩...想知道就反白吧@@"

但當然有其他例子 只不過我現在想到這個  恩恩︿︿"

鏈接文章
分享到其他網站

關於溜溜球的想法 我是認為球是以繩子與中心軸的切點為支點 球的重心為受力點 若不考慮風阻對速度的變化 那動摩擦力和重力皆為定值 也就是合力為定值 而力臂也沒有改變 所以合力矩為定值 因此角加速度也為定值

不知道這樣的分析有沒有問題就是了

鏈接文章
分享到其他網站
關於溜溜球的想法 我是認為球是以繩子與中心軸的切點為支點 球的重心為受力點 若不考慮風阻對速度的變化 那動摩擦力和重力皆為定值 也就是合力為定值 而力臂也沒有改變 所以合力矩為定值 因此角加速度也為定值

不知道這樣的分析有沒有問題就是了

恩 我們先來討論你說的以中心軸的切點為支點這個想法

因為我也不確定我說的對不對 但我想的跟你不一樣^^ 大家可以看看 我覺得要以質心為支點會比較好...

而其實我也不知你目前說的是在溜溜球的哪個階段,擲出去時、空轉時、還是收回來時呢@@"

以底下這張圖來說

http://k0185123.myweb.hinet.net/physics.jpg

若我們取a or b or c為支點,其實也就是若我們不取質心為支點去算力矩的話,

會算出力矩不為零的狀況。

但我們清楚的知道,在一個均勻質量的三角板,受力狀況如那圖所示,它是不會轉的(直覺),可是算出來卻會轉!?。

而當我們取質心為支點時,〈力矩為零〉就剛好成立了!

以我得想法+以前聽到高手的解釋是這樣子的,在取支點時,不管是哪一點,如果它本身有加速度,則要加個假想力在系統(此系統每一點加速度皆相同,也就是一剛體)的質心上,而此假想力就是系統質量*系統加速度,不過這加速度方向與自己原本的反向(為了抵銷為零)。

至於為什麼這樣?我目前提不出甚麼理論來證明@@"

我舉個很簡單的例子,想想看自己以前做的所有力矩題目,當你在任取一點為支點時,這系統有加速度嗎?不是角加速度噢,是加速度!

會發現都沒有~因此我們為了創造這種環境,我們知道以前都是在這種環境下算出來的力矩才會都相等,所以說我們也以此類推,加入個假想力使【支點的加速度為零】。

以那圖來說,他的力就是那樣。

若我們取c點為支點好了,對於c點而言,站在c點上會感受不到自己有加速度,所以必須加個假想力在系統質心上,而這力就是 m * a = m * (2F-F)/m = F

當你把F假想力多施在O點上,方向為向下時(與原先加速度方向相反),那這樣以c點算力矩就會算出零了!

不知道這想法對不對,可以先討論看看= =,如果覺得不夠說服力,那就有待強者來幫忙解釋一下這東西了@@!

等到這想法真的正確時,我們再接下去討論你說得溜溜球受力狀況,包括了繩是鉛直狀況與斜的繩子的狀況。

鏈接文章
分享到其他網站
恩 我們先來討論你說的以中心軸的切點為支點這個想法

因為我也不確定我說的對不對 但我想的跟你不一樣^^ 大家可以看看 我覺得要以質心為支點會比較好...

而其實我也不知你目前說的是在溜溜球的哪個階段,擲出去時、空轉時、還是收回來時呢@@"

以底下這張圖來說

http://k0185123.myweb.hinet.net/physics.jpg

若我們取a or b or c為支點,其實也就是若我們不取質心為支點去算力矩的話,

會算出力矩不為零的狀況。

但我們清楚的知道,在一個均勻質量的三角板,受力狀況如那圖所示,它是不會轉的(直覺),可是算出來卻會轉!?。

而當我們取質心為支點時,〈力矩為零〉就剛好成立了!

以我得想法+以前聽到高手的解釋是這樣子的,在取支點時,不管是哪一點,如果它本身有加速度,則要加個假想力在系統(此系統每一點加速度皆相同,也就是一剛體)的質心上,而此假想力就是系統質量*系統加速度,不過這加速度方向與自己原本的反向(為了抵銷為零)。

至於為什麼這樣?我目前提不出甚麼理論來證明@@"

我舉個很簡單的例子,想想看自己以前做的所有力矩題目,當你在任取一點為支點時,這系統有加速度嗎?不是角加速度噢,是加速度!

會發現都沒有~因此我們為了創造這種環境,我們知道以前都是在這種環境下算出來的力矩才會都相等,所以說我們也以此類推,加入個假想力使【支點的加速度為零】。

以那圖來說,他的力就是那樣。

若我們取c點為支點好了,對於c點而言,站在c點上會感受不到自己有加速度,所以必須加個假想力在系統質心上,而這力就是 m * a = m * (2F-F)/m = F

當你把F假想力多施在O點上,方向為向下時(與原先加速度方向相反),那這樣以c點算力矩就會算出零了!

不知道這想法對不對,可以先討論看看= =,如果覺得不夠說服力,那就有待強者來幫忙解釋一下這東西了@@!

等到這想法真的正確時,我們再接下去討論你說得溜溜球受力狀況,包括了繩是鉛直狀況與斜的繩子的狀況。

幫忙補充一下好了^^a...不過以下文字需搭配大家的圖像思考能力

http://k0185123.myweb.hinet.net/physics.jpg

你說的那張力圖之所以會造成那個現象是因為所屬座標系不同所致

基本上座標系可簡單分成:慣性座標系加速座標系

而在加速座標系中觀察運動狀態需引入假想力的概念

這個關鍵就在觀察者的主觀因素

也就是說我們一般在分析物體運動是慣性座標系下分析,當下若有一物體力不平衡,會產生運動,這是慣性座標下觀察者的角度

但觀察者若直接在此運動物體上觀察,會把原先做加速運動的物體當成力平衡(假想合力為零)

而假想力就是為此假想力平衡狀態下所附加的力,稱之為假想力(並非真實存在,只是假想的!一旦跳脫加速座標系回歸慣性座標系,此力即不存在)

簡單來講就是:慣性座標下,若物體運動,力不平衡(F=ma),觀察者跳到物體上(加速座標)觀察就會誤以為物體變成力平衡了,而且還有多出來的那個假想力!

如果還是不懂舉個高中最常碰到的例子好了

一物體做圓周運動,物體所受的合力即為物體所受的向心力(方向指圓心),且力不平衡,但這前提是在慣性座標下觀察,若觀察者跳到此物體上觀察,就變成在加速座標系了,此時會以為物體呈現力平衡的狀態,而這時會出現一個假想力(離心力,方向指離圓心),將原先在慣性座標下不平衡的力給平衡了!

這裡有需要注意的觀念是:(1)向心力是合力的表現,沒有一個實質的力叫做向心力(2)向心力存在於慣性座標系中(3)離心力存在於加速座標系中,且與慣性座標系中的向心力量值相同,方向相反(4)離心力與向心力並非作用力與反作用力,因離心力是一假想力且僅位於加速座標系中

回歸主題:仔細看那張圖,在慣性座標系,物體做等加速度運動(a向上,合力=2F-F=F=ma),但在物體上觀察(加速座標系)時,此時多了一假想力ma=F(作用在質心,且方向向下),此時分析物體轉動情形,都必須連同假想力一起分析進去,不管以哪一點當支點,合力矩都為零,所以物體不轉動

大致分析到這裡,希望大家看得懂^^

鏈接文章
分享到其他網站

請登入後來留意見

在登入之後,您才能留意見



立即登入