题目
9-2 、置于光滑水平面上的两个不同质量的物块A、B,中间用不计质量的水平刚性杆相连,如图所示,用-|||-相同的水平力F拉A或推B,若A的质量为mA,B的质量为mB,求在这两种情况下刚杆的内力大小-|||-和方向。-|||-F-|||-A B-|||-TITTITITH

题目解答
答案
解析:两种情况下,刚杆的内力都是拉力,且大小相同,但一个是拉A,一个是推B,所以拉压不同。
A
A
解析
本题主要考察牛顿第二定律在连接体问题中的应用,关键是通过整体法求加速度,再用隔离法求刚杆内力。
步骤1:整体分析求加速度
将A、B和刚杆视为整体,系统受外力F(光滑水平面无摩擦力),根据牛顿第二定律:
$F = (m_A + m_B)a$
解得系统共同加速度:
$a = \frac{F}{m_A + m_B}$
步骤2:隔离A求内力(拉A时)
隔离物块A,A受水平力F和刚杆内力T(方向向左,假设为拉力),根据牛顿第二定律:
$F - T = m_A a$
代入 $a = \frac{F}{m_A + m_B}$:
$T = F - m_A \cdot \frac{F}{m_A + m_B} = \frac{F m_B}{m_A + m_B}$
此时T为正值,方向向左(拉A)。
步骤3:隔离B求内力(推B时)
隔离物块B,B受刚杆内力T'(方向向右,假设为拉力),无其他水平力,根据牛顿第二定律:
$T' = m_B a$
代入 $a = \frac{F}{m_A + m_B}$:
$T' = m_B \cdot \frac{F}{m_A + m_B} = \frac{F m_B}{m_A + m_B}$
此时T'为正值,方向向右(拉B,即推A)。
结论
两种情况下,刚杆内力大小均为 $\frac{F m_B}{m_A + m_B}$,方向均为拉力(拉A或拉B)。