專題四.動(dòng)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(dòng)力學(xué)的兩類基本問題應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解的問題主要有兩類：一類是已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況；另一類是已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況.在這兩類問題中，加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁，受力分析是解決問題的關(guān)鍵.例題評(píng)析例題評(píng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)（2）經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)的固定的斜面上，有一質(zhì)量m=1kg的物體，物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，物體受到沿平行于斜面向上的輕細(xì)線的拉力F=9.6N的作用，從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)2s繩子突然斷了，求繩斷后多長(zhǎng)時(shí)間物體速度大小達(dá)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(zhǎng)L=1.6m、質(zhì)量為M=3kg的木板.一個(gè)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(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，今對(duì)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(shí)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(yùn)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(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.若傳輸帶A到B的長(zhǎng)度為16m，則物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)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(gè)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)手突然停止運(yùn)動(dòng)后的短時(shí)間內(nèi)，物體可能（）A.物體繼續(xù)向右加速運(yùn)動(dòng)B.物體開始向右勻速運(yùn)動(dòng)C.物體先加速后減速向右運(yùn)動(dòng)D.物體先減速后加速向右運(yùn)動(dòng)2

5、放在光滑水平面上的物體受三個(gè)平行于水平面的共點(diǎn)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知F2垂直于F3.若三個(gè)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(shí)瞬時(shí)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(yùn)動(dòng)到達(dá)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(dá)最高點(diǎn)所需時(shí)間為t2據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=v1a2t2所以t2==0.53s210av?第三階段：物體從最高點(diǎn)沿斜面下滑，在第三階段物體加速度為a3，所需時(shí)間為t3.由牛頓第二定律可知：a3=gsinθ－μgcosθ=4.4ms2，速度達(dá)

7、到v3=22ms，所需時(shí)間t3==5s330av?綜上所述：從繩斷到速度為22ms所經(jīng)歷的總時(shí)間t=t2t3=0.53s5s=5.53s.例題13【分析與解答】：（1）力F拉木板運(yùn)動(dòng)過程：對(duì)木塊：μmg=maa=μga=1ms2對(duì)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(shí)間為t1，加速度為a1，撤去拉力后木板運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)：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(duì)地下滑，不可能

9、對(duì)地上滑或?qū)Φ叵鄬?duì)靜止.其次皮帶運(yùn)行速度方向未知，而皮帶運(yùn)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(yùn)行時(shí)，剛放上的物體相對(duì)皮帶有向上的相對(duì)速度，物體所受滑動(dòng)摩擦力方向沿斜坡向下（如圖所示），該階段物體對(duì)地加速度a1==10ms2mmgmg???cossin?方向沿斜坡向下物體趕上皮帶對(duì)地速度需時(shí)間t1==1s1av在t1s內(nèi)物體沿斜坡對(duì)地位移s1=a1t12=5m21當(dāng)物體速度超過皮帶運(yùn)行速度

10、時(shí)物體所受滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上，物體對(duì)地加速度a2==2ms2mmgmg???cossin?物體以2ms2加速度運(yùn)行剩下的11m位移需時(shí)間t2則s2=vt2a2t2221即11=10t22t2221t2=1s（t2′=－11s舍去）所需總時(shí)間t=t1t2=2s當(dāng)皮帶上表面以10ms的速度向上運(yùn)行時(shí)，物體相對(duì)于皮帶一直具有沿斜面向下的相對(duì)速度，物體所受滑動(dòng)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(shí)間為t?則s=a32==s=4s.21t?t?32as2162?[點(diǎn)評(píng)]：本題中物體在本身運(yùn)動(dòng)的傳送帶上的運(yùn)動(dòng)，因傳輸帶運(yùn)動(dòng)方向的雙向性而帶來解答結(jié)果的多重性.物體所受滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)于傳輸帶的相對(duì)速度方向相反，而對(duì)物體進(jìn)行動(dòng)力學(xué)運(yùn)算時(shí)，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(duì)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?？俶mm?31答案：316.解析：剎車時(shí)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(yùn)動(dòng)的力的大小為900N，這個(gè)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(gè)運(yùn)動(dòng)過程分為兩段，前4s物體做勻加速運(yùn)動(dòng)，后6s物體做勻減速運(yùn)動(dòng).前4s內(nèi)物體的加速度為a1==ms2=1ms210tv?44設(shè)摩擦力為Ff，由牛