Question

高中物理的问题？

为什么施加的压力的最小值是压缩到最低点时受到的合力？

Answer 1

1、F撤去之前，m1处于平衡状态，此时m1共受到三个力的作用，分别是：F、m1g，弹簧的弹力F弹，而F撤去的瞬间，m1g和弹簧弹力F弹没有发生变化，因此，撤去F的瞬间物体m1的合力大小等于F，方向与F方向相反。
2、撤去F后，m1将在竖直方向上做简谐振动，根据简谐振动的对成性，在最高点的恢复力（也就是合力）与最低点的回复力（也就是合力）大小相等，方向相反。
3、结合1、2可知，F等于撤去F后m1在最高点的合力。
4、撤去F后，m1在最高点共受到两个里的作用，竖直向下的重力m1g，弹簧的弹力F弹（方向向下），所以此时m1的合力=m1g+F弹，又因此时m2恰好离开地面，所以：F弹=m2g，于是：m1在最高点的合力=m1g+m2g。
5、结合3、4可知，F=m1g+m2g。

追问

一木块以初速度v滑向一木板，到它们共速时，为什么木块不减速下去而是与木板共速下去？

追答

你要给出一个具体的物理场景，不然已知条件不清楚是无法回答的，如果你描述的物理场景是：光滑水平面上的一个木块A，另一个木块B以初速度v向右在木块A上滑动。那么对你的问题的解答是：1、达到共同速度后，如果B继续减速，则B受到A的摩擦力方向继续向左，而A受到的摩擦力方向继续向右而加速。2、但是此时B的速度小于A的速度，B相对于A向左运动，B受到的摩擦力应该与B相对于A的运动方向相反，所以B受到的摩擦力应该向右，
显然，1、2中的摩擦力方向是矛盾的，所以是不可能的。

追问

为什么说木块相对木板向左运动，但相对地面是向右的。到了共速之时它们就一直共速下去吗?如果地面光滑，则它们一起作匀速运动就木块对木板无摩擦了，为什么地面粗糙就一起作减速运动又有了摩擦？

追答

关于第一个问题，你可以想一想生活中的例子来帮助自己理解，比如两个同学并肩跑步，加入A同学的速度比B同学的速度小，那么A同学相对于B同学就是向后运动的，但A同学相对于地面还是向前运动的。关于第二个问题，如果地面光滑（当然这是一种理想化的情形），两个木块共速后就会一直匀速运动下去，理由就是牛顿第二定律，在水平方向上没有其他外力。如果地面有摩擦力分析的思路是一样的，核心是牛顿第二定律以及滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反。

追问

到它们共速时，为什么地面是光滑的时候它们共速后木板与木块无摩擦？地面粗糙时就有静摩擦力？

追答

地面光滑的时候木板和木块之间没有摩擦力的问题已经回答你了，如果地面粗糙，则需要先比较地面对木板的最大静摩擦力f1与木块与木板之间的滑动摩擦力f2之间的大小，若f1>f2，则木块在木板上滑动的过程中，木板将保持不动；若f1<f2，则在木块和木板共速后一起减速到0。由于在减速过程中，木块仍然有加速度，故在水平方向必然受到力，此力就是木板对木块的静摩擦力。

追问

为什么运动曲线是这样的，为什么车向北运动，小球会因为惯性向南相对运动？车向北运动，球要保持匀速运动才是这样的曲线，什么意思？

追答

以车为参照系，小球有向南加速度，同时有向前加速，而以地面为参照系，小车并未加速，因此，车的加速度先后，同时有向北的加速度。注：小球相对于地面的加速度=小球相对于车的加速度与车相对于地面的加速度的矢量和。用公式表示为：a球对地=a球对车+a车对地（此式为矢量式，要考虑方向，用平行四边形法则）

追问

为什么向右运动到一定的加速度，小球会飘起来，向左运动到一定加速度，小球沿斜面上滑，斜面光滑。

追答

这个问题可以用生活中的经验来判断，这里不讨论，若要用严格物理规律来分析，则要用到牛顿定律，小球的受力图如下图所示，并沿斜面方向和垂直于斜面上方向建立直角坐标系，且将加速度分解到坐标轴上，如下图：

列出牛顿方程为：

x：T-mgsinθ=macosθ

y：mgcosθ-N=masinθ

可以得到：T=mgsinθ+macosθ-----1

N=mgcosθ-masinθ-----2

利用2式，因N的方向只能垂直于斜面向上，不可能取负，即有N>=0，所以有：N=mgcosθ-masinθ>=0，因此，a<=gtanθ，反之，若a>gtanθ，N必然为0，即小球已离开斜面。

同理，利用1式，当加速度方向向左时，上述1式中的a变为-a，此时有：T=mgsinθ-macosθ，绳子拉力也是单方向的，不可能向相反方向施加力的作用，故有：T>=0，即有：

T=mgsinθ-macosθ>=0，即有：a<=gtanθ，若a>gtanθ，绳子拉力已经松弛，不在施加力，也就是小球相对于斜面向上运动了。

追问

什么是合力不足以提供加速度所以上滑？用物理原理解释一下为什么a>gtanθ时会向上滑?

追答

这里的加速度a是小车运动的加速度，如果小球受到的力不能使小球的加速度达到小车的加速度大小，意味着小球不能和小车保持相对静止（因为两者的加速度不同），所以小球相对于斜面向上运动。
另外你有问题就问，我空了的时候会回答你的。

追问

那为什么小球会脱离斜面呢，如果a>g/tanθ,用物理知识解释？

这题AB相遇时，是不是B向对C向后滑动的速度大于A相对C向后滑动的速度，所以相遇，还是A相对C向前滑动追上了B？

追答

第一个问题，这里的加速度a是小车的加速度，小球在斜面上时，其受到的力所能产生的加速度最大值为gtanθ，所以当小车的加速度a>gtanθ时，在斜面上的小球所受到的力产生的加速度一定小于小车的加速度，两者将发生相对运动，小球将离开斜面。
第二个问题，原来ABC相对降至一起向右做匀速运动，当F力作用在C上时，C向右加速，故在ABC共速之前，AB都i相对于C向左运动，所以AB之所以相遇是由于“B向对C向后滑动的速度大于A相对C向后滑动的速度”。

Answer 2

不太理解你的意思。对于这个力，主要在于找平衡。给m1施加力，m1会向下压缩弹簧，只有当弹簧不动的时候，这个系统处于力平衡状态，就是说，这个时候，整个系统受到的合力是为0的，这个是找平衡。此时 G1 + F = F1 ；其中：G1是 m1 的重力，F 是施加给 m1 的压力，F1 是弹簧收到的压力，也是它对 m2 和 m1 的弹力

追问

为什么回复力大小就是压力的最小值？

追答

首先，如同图里所说，简谐运动有对称性。
在m1被施加外力 F 的时候，弹簧受到的压力为 F + m1g ；当 F 撤走，m1 受到的力为：重力（向下）和弹簧（向上）的力。弹簧的力为 F + m1g，所以，m1 此时受到合力为 F ；
当m1在最高点处，假设，此时弹簧对m1的拉力为 f ， 那么m1 受到的合力为 f + m1g ，因为对称，m1 此时受力等于 F，所以 f + m1g = F ； 又因为此时 m2 刚好被拉起，所以，弹簧的力 f = m2g ， 所以 F = f + m1g = m1g + m2g。

追问

一木块以初速度v滑向一木板，到它们共速时，为什么木块不减速下去而是与木板共速下去？

追答

问问题，条件要说清楚。

1. 木块能够带动木板运动，说明，木块与木板的摩擦力f1 比 木板与地面的摩擦力f2大(为计算简便，一般认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。

2. 当他们共速的时候，地面对木板有摩擦力，木板对木块又有摩擦力，木板减速根据公式 F = ma，加速度 a1 为 -f2 / (m1 + m2)  【木块质量为m1，木板为m2】，

3. 这个时候，因为木块与木板共速，所以，木块与木板加速度相同，这个时候，木板与木块之间的静摩擦力 f3 = a1 （m1）= m1 · f2 / (m1 + m2)；因为 f1 > f2, 这里的 f3 等于 f2 乘以一个小于一的分数，所以 f3 < f2 < f1; 所以，木块与木板之间只有静摩擦力，所以，他们将保持共速

4. 特别情况，当木板与地面之间没有摩擦力的情况，木块与木板将保持匀速运动

追问

为什么地面光滑，共速后木板与木块之间无摩擦力，粗糙时有静摩擦力？

追答

因为地面光滑时，这两个物体不受外界力的作用（除了重力，被抵消，合力为0），根据牛顿第一运动定理，他们将保持匀速直线运行，也就是说，两个物体运动方向速度都相同，是相对静止的，所以他们之间摩擦力为0。

追问

我想问的是为什么t=0.9s时，B点没有振动？