专题六 已知受力情况求运动.ppt

第三章牛顿运动定律 河北师大附中李喜昌 专题六已知受力求运动 受力分析 合力 加速度 运动学量 动力学的两类基本问题 1 已知受力求运动 分析物体的受力 应用牛顿第二定律求加速度 根据物体的运动特征 应用运动学公式求物体的运动情况 2 已知运动求力 根据物体的运动情况 求出物体的加速度 应用牛顿第二定律 推断或求出物体的受力情况 无论哪类问题 联系力和运动的桥梁是加速度 运用牛顿运动定律解题解决动力学问题的关键是对物体进行受力分析和运动分析 受力分析要求 按比例 画出物体的受力图 需要正交分解的进行分解 标出角度来 并且标上加速度方向 正方向 运动分析要求根据物体所受合外力和初速度能确定物体的运动性质 不论哪类问题 都应抓住力与运动是通过加速度联系起来的这一关键枢纽 专题一已知受力情况求运动 根据物体的受力情况求加速度 再根据运动学公式求解有关运动的物理量 根据物体的受力情况求解运动情况的一般步骤 确定研究对象 对研究对象进行受力分析 并画出物体受力示意图 根据力的合成与分解的方法求出合外力 大小和方向 共线力合成建立符号规则 把矢量运算变成代数运算 非共线力合成根据平行四边形定则或正交分解法求解 根据牛顿第二定律列方程 并求出物体的加速度 结合题目所给的物体运动的初始条件 选择运动学公式求出所需的运动学量 必要时对结果进行讨论 例1 将质量为m的物体以初速度v0从地面竖直向上抛出 设在上升和下降过程中所受空气阻力大小均为f 求上升的最大高度和落回地面的速度 上升段 下降段 例2 原来作匀速运动的升降机内 有一被伸长的弹簧拉住的 具有一定质量的物体a静止在地板上 如图所示 现在a突然被弹簧拉向右方 由此可判断 此时升降机的运动可能是a 加速上升b 减速上升c 加速下降d 减速下降 bc 解答 当升降机匀速上升时 物体处于平衡状态 物体突然被弹簧拉向右方 说明最大静摩擦力减小 因此支持力n减小 说明物体 升降机 具有向下的加速度 所以升降机可能向下加速或向上减速 静摩擦力与物体间的正压力无关 都是最大静摩擦力与物体间的正压力成正比 物体的运动性质由加速度和初速度两个条件共同决定 注意全面分析问题 例3 如图所示 在水平铁轨上行驶的车厢里 用细线悬挂一质量为m的小球 当列车减速时 摆线与竖直方向夹角为 求 列车的加速度 车厢的运动性质 细线对小球的拉力 向左匀加速运动或者向右匀减速运动 加速度方向水平向左 拉力和竖直方向成 角 沿绳的方向向上 例4 为了安全 在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离 已知某高速公路的最高限速v 120km h 假设前方车辆突然停止 后车司机从发现这一情况 经操纵刹车 到汽车开始减速所经历的时间 即反应时间 t 0 50s 刹车时汽车受到的阻力大小f为汽车重力的0 40倍 该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少 取重力加速度g 10m s2 解 在反应时间内 汽车运动的距离 刹车时汽车汽车做匀减速运动 加速度 自刹车到停下 汽车运动的距离 所求距离 考查匀速运动 匀变速直线运动的知识 考查牛顿第二定律 考查考生挖掘隐含条件 分析问题能力和应用知识解题能力 例5 质量为10kg的物体在20n水平力作用下 从静止开始在光滑水平面上运动 运动5s后撤去水平力 求物体从开始运动到10s末经过的位移和10s末的速度 解 前5s内 物体做初速度为零的匀加速运动 加速度 位移 5s末速度 后5s内 物体以10m s的速度做匀速运动 位移 故物体从开始运动到10s末经过的位移 所以 10s末物体的速度为10m s 例6 质量为50kg的木箱 在水平地板上受到一个与水平面成300角斜向上的拉力作用 已知木箱与地板间的动摩擦因数 0 2 拉力f 120n 木箱沿水平向右运动 问经过t 0 5s 木箱的速度多大 解 根据牛顿第二定律 木箱的加速度 经过t 0 5s 木箱的速度 在计算滑动摩擦力时 应注意正压力和重力无关 例7 如图甲所示 一个人用于水平方向成300的斜向下的推力f推一个重g 200n的箱子匀速前进 箱子与地面之间的动摩擦因数为 0 4 g取10m s2 求 推力f的大小 若人不改变推力的大小 只把力的方向变为水平去推这个静止的箱子 如图乙所示 推力作用时间t 3 0s后撤去 箱子最远运动多长距离 解 箱子处于平衡状态 箱子先做初速度为零的匀加速运动 撤去推力后 箱子先做匀减速运动直至停下来 例8 一个滑雪的人从静止开始沿山坡滑下 山坡的倾角是300 滑雪板和雪地间的动摩擦因数是0 04 求5s内下滑的路程 解 人沿山坡向下做初速度为零的匀加速运动 5s内下滑的路程 例9 质量为2kg的物块 以22m s的初速度沿着一个很长的倾角为300的斜面向上滑 若物块与斜面间的动摩擦因数为0 3 求 物块沿斜面上滑的最大距离 物块从最高点滑回到起点时的速度多大 解 物块沿斜面向上做匀减速运动 根据 物块沿斜面上滑的最大距离 物块沿斜面向下做初速度为零的匀加速运动 根据 求出物块从最高点滑回到起点时的速度 例10 一物体放在倾角为 的斜面上 向下轻轻一推 它刚好能匀速下滑 如图所示 若给此物体一个沿斜面向上的初速度v0 则它能上滑的最大位移是多大 解 物体刚好能沿斜面匀速下滑 物体以初速度v0沿斜面向上做匀减速运动 将 代入 解出物体能上滑的最大位移 例11 如图所示 o a b c d在同一竖直圆周上 oa ob oc od为四条光滑的弦 一小物体由静止在o点开始沿各弦下滑到a b c d所用的时间分别为ta tb tc td则a td tc tb tab ta tb tc tdc ta tb tc tdd 无法判断时间关系 c 与 无关 解 物体沿斜面向下做初速度为零的匀加速运动 例12 如图所示 质量为m的带负电的小物块处于倾角为370的光滑斜面上 当整个装置处于竖直向下的匀强电场中时 小物块恰处于静止 现将电场方向突然改为水平向右 而场强大小不变 则a 小物块仍静止b 小物块沿斜面加速上滑c 小物块沿斜面加速下滑d 小物块将脱离斜面运动 物体不可能离开斜面 物体以a 1 4g沿斜面加速下滑 c 例13 如图所示 m 2kg f 17 2n 物体与斜面间的滑动摩擦因数为 0 25 物体从斜面底端由静止开始运动 5s内物体的位移多大 g取10m s2 解 物块沿斜面向上做初速度为零的匀加速运动 5s内物体的位移 例14 质量为2kg的物体 放在水平面上