如图所示，长为L=75cm的平底玻璃管，底部放置一可视为质点的小球，现让玻璃管从静止开始以a1=16m/s2的加速度竖直向下运动，经一段时间后小球运动到管口，此

题文

如图所示，长为L=75cm的平底玻璃管，底部放置一可视为质点的小球，现让玻璃管从静止开始以a₁=16m/s²的加速度竖直向下运动，经一段时间后小球运动到管口，此时让玻璃管加速度大小减为a₂=2.5m/s²，方向不变，空气阻力不计，取g=10m/s²．求：
（1）小球到达管口时小球和玻璃管的速度；
（2）从玻璃管开始运动到小球再次回到玻璃管底部所用的时间．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）设玻璃管向下运动的加速度为a，对玻璃管受力分析由牛顿第二定律得，F+mg=ma①
设玻璃球和玻璃管向下运动的位移分别为s₁、s₂时，玻璃球离开玻璃管，
由题意得，s₂-s₁=L②
由玻璃球作自由落体运动得，s₁=12gt²③
由玻璃管向下加速运动得，s₂=12at²④
玻璃球离开玻璃管时，玻璃管的速度v=at⑤
由①～⑤式解得，t=0.5s，
根据速度与时间的关系，则有小球的速度v₁=gt=10×0.5m/s=5m/s
玻璃管的速度v₂=at=16×0.5m/s=8m/s
（2）根据位移与时间关系，设再次回到玻璃管底部所用的时间为t，
则有：v1t′+12gt′2-(v2t′+12at′2)=L
代入数据，可解得：t′=1.5s
答：（1）时间t为0.5s，小球离开玻璃管时，小球的速度5m/s，玻璃管的速度的大小为8m/s．
（2）小球再次回到玻璃管底部所用的时间1.5s．

解析

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考点

据考高分专家说，试题“如图所示，长为L=75cm的平底玻璃管，.....”主要考查你对 [力的合成 ]考点的理解。

力的合成

合力与分力：
当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做这个力的分力。
①合力与分力是针对同一受力物体而言的。
②一个力之所以是其他几个力的合力，或者其他几个力之所以是这个力的分力，是冈为这一个力的作用效果与其他几个力共同作用的效果相当，合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。
③合力可能大于任何一个分力，也可能小于任何一个分力，也可能介于两个分力之间。
④如果两个分力的大小不变，夹角越大，合力就越小；夹角越小，合力就越大。
⑤两个大小一定的力F1、F2，其合力的大小范围

力的运算法则:

1．平行四边形定则
作用在同一点的两个互成角度的力的合力，不等于两分力的代数和，而是遵循平行四边形定则。如果以表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示，这叫做力的平行四边形定则，如图所示。



2．三角形定则和多边形定则如图(a)所示，两力F1、F2合成为F的平行四边形定则，可演变为(b)图，我们将(b)图称为三角形定则合成图，即将两分力F1、F2首尾相接，则F就是由F，的尾端指向F2的首端的有向线段所表示的力。



如果是多个力合成，则由三角形定则合成推广可得到多边形定则，如图为三个力F1，F2、F3的合成图，F 为其合力。