專題四.動力學(xué)的兩類基本問題

1、創(chuàng)新——高中物理必修一第四章專題四動力學(xué)的兩類基本問題應(yīng)用牛頓運動定律求解的問題主要有兩類：一類是已知受力情況求運動情況；另一類是已知運動情況求受力情況.在這兩類問題中，加速度是聯(lián)系力和運動的橋梁，受力分析是解決問題的關(guān)鍵.例題評析例題評析【例11】質(zhì)量為m=2kg的木塊原來靜止在粗糙水平地面上，現(xiàn)在第1、3、5……奇數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向向右、大小為F1=6N的水平推力，在第2、4、6……偶數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向仍向右、大小為F2=2N的

2、水平推力.已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1，取g=10ms2，問：（1）木塊在奇數(shù)秒和偶數(shù)秒內(nèi)各做什么運動（2）經(jīng)過多長時間，木塊位移的大小等于40.25m【例12】如圖所示，在傾角θ=37的足夠長的固定的斜面上，有一質(zhì)量m=1kg的物體，物體與斜面間動摩擦因數(shù)μ=0.2，物體受到沿平行于斜面向上的輕細線的拉力F=9.6N的作用，從靜止開始運動，經(jīng)2s繩子突然斷了，求繩斷后多長時間物體速度大小達到22ms.（sin37=0.6，g

3、取10ms2）【例13】如圖所示，光滑水平面上靜止放著長L=1.6m、質(zhì)量為M=3kg的木板.一個質(zhì)量為m=1kg的小物體放在木板的最右端，m與M之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1，今對木板施加一水平向右的拉力F.（1）施力F后，要想把木板從物體m的下方抽出來，求力F的大小應(yīng)滿足的條件；（2）如果所施力F=10N，為了把木板從m的下方抽出來，此力的作用時間不得少于多少（g取10ms2）【例14】如圖所示，傳輸帶與水平面間的傾角為θ=37，皮帶以

4、10ms的速率運行，在傳輸帶上端A處無初速地放上質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳輸帶間的動摩擦因數(shù)為0.5.若傳輸帶A到B的長度為16m，則物體從A運動到B的時間為多少？能力訓(xùn)練能力訓(xùn)練1如圖所示，一根輕彈簧的一端系著一個物體，手拉彈簧的另一端，使彈簧和物體一起在光滑水平面上向右做勻加速運動，當(dāng)手突然停止運動后的短時間內(nèi)，物體可能（）A.物體繼續(xù)向右加速運動B.物體開始向右勻速運動C.物體先加速后減速向右運動D.物體先減速后加速向右運動2

5、放在光滑水平面上的物體受三個平行于水平面的共點力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知F2垂直于F3.若三個力中去掉F1，物體產(chǎn)生的加速度為2.5ms2；若去掉F2，物體產(chǎn)生的加速度為1.5ms2；若去掉F3，則物體的加速度大小為（）A.1.5ms2B.2.0ms2C.2.5ms2D.4.0ms23小磁鐵A重10N，吸在一塊水平放置的固定鐵板B的下面，如圖所示.要豎直創(chuàng)新——高中物理必修一第四章由①②③得：a1==2ms2mmgmgF???cossi

6、n??2s末繩斷時瞬時速度v1=a1t1=4ms.第二階段：從撤去F到物體繼續(xù)沿斜面向上運動到達速度為零的過程，設(shè)加速度為a2，則a2==－7.6ms2mmgmg）（???cossin??設(shè)從斷繩到物體到達最高點所需時間為t2據(jù)運動學(xué)公式v2=v1a2t2所以t2==0.53s210av?第三階段：物體從最高點沿斜面下滑，在第三階段物體加速度為a3，所需時間為t3.由牛頓第二定律可知：a3=gsinθ－μgcosθ=4.4ms2，速度達

7、到v3=22ms，所需時間t3==5s330av?綜上所述：從繩斷到速度為22ms所經(jīng)歷的總時間t=t2t3=0.53s5s=5.53s.例題13【分析與解答】：（1）力F拉木板運動過程：對木塊：μmg=maa=μga=1ms2對木板：F－μmg=Ma1a1=MmgF??只要a1＞a就能抽出木板，即F＞μ（Mm）g所以F＞4N.（2）當(dāng)F=10N，設(shè)拉力作用的最少時間為t1，加速度為a1，撤去拉力后木板運動時間為t2，加速度為a2，那么

8、：a1==3ms2a2==ms2MmgF??Mmg?31木板從木塊下穿出時：木塊的速度：v=a（t1t2）木塊的位移：s=a（t1t2）221木板的速度：v木板=a1t1－a2t2木板的位移：s木板=a1t12a1t1t2－a2t222121木板剛好從木塊下穿出應(yīng)滿足：v木板=vs木板－s=L可解得：t1=0.8s例題14【分析與解答】：首先判定μ與tanθ的大小關(guān)系，μ=0.5，tanθ=0.75，所以物體一定沿傳輸帶對地下滑，不可能

9、對地上滑或?qū)Φ叵鄬o止.其次皮帶運行速度方向未知，而皮帶運行速度方向影響物體所受摩擦力方向，所以應(yīng)分別討論.當(dāng)皮帶的上表面以10ms的速度向下運行時，剛放上的物體相對皮帶有向上的相對速度，物體所受滑動摩擦力方向沿斜坡向下（如圖所示），該階段物體對地加速度a1==10ms2mmgmg???cossin?方向沿斜坡向下物體趕上皮帶對地速度需時間t1==1s1av在t1s內(nèi)物體沿斜坡對地位移s1=a1t12=5m21當(dāng)物體速度超過皮帶運行速度

10、時物體所受滑動摩擦力沿斜面向上，物體對地加速度a2==2ms2mmgmg???cossin?物體以2ms2加速度運行剩下的11m位移需時間t2則s2=vt2a2t2221即11=10t22t2221t2=1s（t2′=－11s舍去）所需總時間t=t1t2=2s當(dāng)皮帶上表面以10ms的速度向上運行時，物體相對于皮帶一直具有沿斜面向下的相對速度，物體所受滑動摩擦力方向沿斜坡向上且不變.設(shè)加速度為a3則a3==2ms2mmgmg???coss

11、in?物體從傳輸帶頂滑到底所需時間為t?則s=a32==s=4s.21t?t?32as2162?[點評]：本題中物體在本身運動的傳送帶上的運動，因傳輸帶運動方向的雙向性而帶來解答結(jié)果的多重性.物體所受滑動摩擦力的方向與物體相對于傳輸帶的相對速度方向相反，而對物體進行動力學(xué)運算時，物體位移、速度、加速度則均需取地面為參考系.專題四:1.C2.B3.0.54.A5.解析：對脫鉤前后列方程：前：F－0.1m總g=m總a1后：F－0.1m剩g=

12、m剩a2求得：=.總剩總mmm?31答案：316.解析：剎車時汽車的加速度大小為a=ms2=15ms2tv?安全帶給乘客的作用力的大小為F=ma=6015N=900N.答案：使人隨汽車剎車做減速運動的力的大小為900N，這個力只有靠安全帶提供，否則，人將由于慣性而發(fā)生事故.7.解析：物體的整個運動過程分為兩段，前4s物體做勻加速運動，后6s物體做勻減速運動.前4s內(nèi)物體的加速度為a1==ms2=1ms210tv?44設(shè)摩擦力為Ff，由牛