物理人教版三年级必修1 两类问题

动株洲县一中力学问题,第二节：两类动力学问题,-2-,考点三动力学两类基本问题(多维探究)1.已知物体的受力情况,求解物体的运动情况解这类题目,一般是应用牛顿第二定律求出物体的加速度,再根据物体的初始条件,应用运动学公式,求出物体的运动情况。2.已知物体的运动情况,求解物体的受力情况解这类题目,一般是应用运动学公式求出物体的加速度,再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而求出物体所受的某个力。,-*-,考向1已知受力分析运动例1(2016河南洛阳统考)某电视台在娱乐节目中曾推出一个游戏节目推矿泉水瓶。选手们从起点开始用力推瓶子一段时间后,放手让它向前滑动,若瓶子最后停在桌上有效区域内(不能压线)视为成功;若瓶子最后没有停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败。其简化模型如图所示,AC是长度L1=5.5m的水平桌面,选手们将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推它,BC为有效区域。已知BC长度L2=1.1m,瓶子质量m=0.5kg,与桌面间的动摩擦因数=0.2,g取10m/s2。某选手作用在瓶子上的水平推力F=11N,瓶子沿AC做直线运动。假设瓶子可视为质点,试求该选手要想游戏获得成功,在手推瓶子过程中瓶子位移的取值范围。(取=2.2),-4-,考向1已知受力分析运动例1(2016河南洛阳统考)某电视台在娱乐节目中曾推出一个游戏节目推矿泉水瓶。选手们从起点开始用力推瓶子一段时间后,放手让它向前滑动,若瓶子最后停在桌上有效区域内(不能压线)视为成功;若瓶子最后没有停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败。其简化模型如图所示,AC是长度L1=5.5m的水平桌面,选手们将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推它,BC为有效区域。已知BC长度L2=1.1m,瓶子质量m=0.5kg,与桌面间的动摩擦因数=0.2,g取10m/s2。某选手作用在瓶子上的水平推力F=11N,瓶子沿AC做直线运动。假设瓶子可视为质点,试求该选手要想游戏获得成功,在手推瓶子过程中瓶子位移的取值范围。(取=2.2),答案,解析,-5-,思维点拨(1)推瓶子阶段,瓶子做运动,放开手后做运动,瓶子前段的末速度后段的初速度;(2)要获得成功,两段的总位移应满足:x总。,匀加速直线,匀减速直线,等于,4.4m,5.5m,-6-,考向2已知运动分析受力例2(2016江西重点中学联考)如图所示,一个竖直固定在地面上的透气圆筒,筒中有一劲度系数为k的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料ER流体,它对滑块的阻力可调。滑块静止时,ER流体对其阻力为零,此时弹簧的长度为L。现有一质量也为m(可视为质点)的物体在圆筒正上方距地面2L处自由下落,与滑块碰撞(碰撞时间极短)后粘在一起,并以物体碰前瞬间速度的一半向下运动,ER流体对滑块的阻力随滑块下移而变化,使滑块做匀减速运动。当下移距离为d时,速度减小为物体与滑块碰撞前瞬间速度的四分之一,取重力加速度为g,忽略空气阻力,试求:,-7-,(1)物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小;(2)滑块向下运动过程中的加速度大小;(3)当下移距离为d时,ER流体对滑块的阻力大小。,答案,解析,-8-,方法归纳两类动力学问题的解题步骤,-9-,突破训练1.(2016山东济南统考)如图所示,斜面体ABC放在粗糙的水平地面上。小滑块在斜面底端以初速度v0=9.6m/s沿斜面上滑。斜面倾角=37,滑块与斜面的动摩擦因数=0.45。整个过程斜面体保持静止不动,已知小滑块的质量m=1kg,sin37=0.6,cos37=0.8,g取10m/s2。试求:(1)小滑块回到出发点时的速度大小。(2)定量画出斜面与水平地面之间的摩擦力Ff随时间t变化的图象。,-10-,解析：(1)滑块沿斜面上滑过程,由牛顿第二定律得mgsin+mgcos=ma1,解得a1=9.6m/s2设滑块上滑过程位移大小为L,则由=2a1L,解得L=4.8m滑块沿斜面下滑过程,由牛顿第二定律得mgsin-mgcos=ma2,解得a2=2.4m/s2,对斜面与滑块构成的系统受力分析可得水平地面给斜面的摩擦力为Ff1=ma1cos=7.68N,方向水平向左。,对斜面与滑块构成的系统受力分析可得,水平地面给斜面的摩擦力为Ff2=ma2cos=1.92N,方向水平向左。,-11-,则Ff随时间变化如图所示。,答案：(1)v=4.8m/s(2)如解析图所示,-12-,2.公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离,当前车突然停止时,后车司机可以采取刹车措施,使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下,人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时,安全距离为120m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的,若要求安全距离仍为120m,求汽车在雨天安全行驶的最大速度。,解析：设路面干燥时,汽车与地面间的动摩擦因数为0,刹车时汽车的加速度大小为a0,安全距离为s,反应时间为t0,由牛顿第二定律和运动学公式得0mg=ma0,-13-,式中,m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度。设在雨天行驶时,汽车与地面间的动摩擦因数为,设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a,安全行驶的最大速度为v,由牛顿第二定律和运动学公式得mg=ma,联立式并代入题给数据得v=20m/s(72km/h)。答案：20m/s,-14-,考点四动力学图象问题(师生共研)1.常见的动力学图象v-t图象、a-t图象、F-t图象、F-a图象等。2.动力学图象问题的类型,-15-,例4(多选)(2016山东淄博模拟)如图甲所示,静止在水平地面上的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面的最大静摩擦力Ffm与滑动摩擦力大小相等,则()A.0t1时间内物块A的加速度逐渐增大B.t2时刻物块A的加速度最大C.t3时刻物块A的速度最大D.t2t4时间内物块A一直做减速运动,答案,解析,-16-,思维点拨1.物块A从哪个时刻开始运动?2.物块A在哪段时间内(或哪个时刻)加速度为零?,提示：1.从t1时刻开始运动。2.在0至t1时间内和t3时刻物块A的加速度为零。,-17-,例5(2016福建福州质检)如图甲所示,质量为m=1kg的物块在平行斜面向上的拉力F作用下从静止开始沿斜面向上运动,t=0.5s时撤去拉力,利用速度传感器得到其速度随时间的变化关系图象(v-t图象)如图乙所示,g取10m/s2。求:(1)2s内物块的位移大小x和通过的路程L;(2)00.5s和0.51s两个阶段加速度大小a1、a2和拉力大小F。,-18-,解析：(1)在2s内,由题图乙知,所以位移大小x=x1-x2=0.5m路程L=x1+x2=1.5m。(2)由题图乙知,所求两个阶段加速度的大小a1=4m/s2a2=4m/s2设斜面倾角为,斜面对物块的摩擦力为Ff,如图所示。根据牛顿第二定律有00.5s内,F-Ff-mgsin=ma10.51s内,Ff+mgsin=ma2,-19-,由式得F=8N。答案：(1)0.5m1.5m(2)4m/s24m/s28N,-20-,思维点拨分析从02s这段时间内物体的运动状态。,提示：00.5s物体沿斜面向上做匀加速直线运动,0.51s物体沿斜面向上做匀减速直线运动,12s物体沿斜面向下做匀加速直线运动。,特别提醒分析图象问题时常见的误区(1)没有看清横、纵坐标所表示的物理量及单位。(2)没有注意坐标原点是否从零开始。(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义。(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析。,-21-,突破训练8.(多选)(2016江西南昌一模)如图甲所示,质量为m=2kg的物块静止放置在粗糙水平地面O处,物块与水平面间的动摩擦因数=0.5,在水平拉力F作用下物块