黑龍江省哈爾濱市木蘭高級(jí)中學(xué)高中物理 牛頓運(yùn)動(dòng)定律例題 新人教版必修1（通用）

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1、黑龍江省哈爾濱市木蘭高級(jí)中學(xué)高中物理 牛頓運(yùn)動(dòng)定律例題 新人教版必修1 圖3—6—2 ［例1］如圖3—6—2所示,質(zhì)量為4 kg的物體靜止于水平面上,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,物體受到大小為20 Ｎ,與水平方向成３０°角斜向上的拉力F作用時(shí)沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng),求物體的加速度是多大?(ｇ取10 m/s2) 解析:以物體為研究對(duì)象,其受力情況如圖3—6—3所示,建立平面直角坐標(biāo)系把F沿兩坐標(biāo)軸方向分解,則兩坐標(biāo)軸上的合力分別為 圖3—6—3 物體沿水平方向加速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為ａ,則ｘ軸方向上的加速度ａｘ＝ａ,ｙ軸方向上物體沒有運(yùn)動(dòng),故ａy＝０,由牛頓第二定律得 所

2、以 又有滑動(dòng)摩擦力 以上三式代入數(shù)據(jù)可解得 物體的加速度a=0.58 m/s2. 小結(jié):當(dāng)物體的受力情況較復(fù)雜時(shí),根據(jù)物體所受力的具體情況和運(yùn)動(dòng)情況建立合適的直角坐標(biāo)系,利用正交分解法來解. ［例2］一斜面AB長為10 ｍ,傾角為３０°,一質(zhì)量為２kg的小物體(大小不計(jì))從斜面頂端A點(diǎn)由靜止開始下滑,如圖3—6—4所示(ｇ取10 m/s2) (1)若斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,求小物體下滑到斜面底端B點(diǎn)時(shí)的速度及所用時(shí)間. (2)若給小物體一個(gè)沿斜面向下的初速度,恰能沿斜面勻速下滑,則小物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ是多少? 解析:(1)以小物體為研究對(duì)

3、象,其受力情況如圖3—6—5所示,建立直角坐標(biāo)系,把重力Ｇ沿ｘ軸和ｙ軸方向分解:小物體沿斜面即ｘ軸方向加速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為ａ,則ａｘ＝ａ,物體在ｙ軸方向沒有發(fā)生位移,沒有加速度則ａｙ＝０,由牛頓第二 定律得, 所以 又 所以 設(shè)小物體下滑到斜面底端時(shí)的速度為ｖ,所用時(shí)間為ｔ,小物體由靜止開始勻加速下滑, 由得 由得 (2)小物體沿斜面勻速下滑時(shí),處于平衡狀態(tài),其加速度ａ＝０,則在圖3—6—５的直角坐標(biāo)中,由牛頓第二定律,得 所以 又 所以,小物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 小結(jié):若給物體一定的初速度,當(dāng)μ＝

4、tgθ時(shí),物體沿斜面勻速下滑；當(dāng)μ＞tgθ（μmgcosθ＞mgsinθ）時(shí),物體沿斜面減速下滑；當(dāng)μ＜tgθ（μmgcosθ＜mgsinθ）時(shí),物體沿斜面加速下滑. ［例3］靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為2 kg,在水平恒力F推動(dòng)下開始運(yùn)動(dòng),4 s末它的速度達(dá)到4 m/s,此時(shí)將F撤去,又經(jīng)6 s物體停下來,如果物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,求F的大小. 解析:物體的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程分為兩段,前4 s物體做勻加速運(yùn)動(dòng),后6 s物體做勻減速運(yùn)動(dòng). 前4 s內(nèi)物體的加速度為 ① 設(shè)摩擦力為Fμ,由牛頓第二定律得

5、 ② 后6 s內(nèi)物體的加速度為 ③ 物體所受的摩擦力大小不變,由牛頓第二定律得 ④ 由②④可求得水平恒力F的大小為 小結(jié):解決動(dòng)力學(xué)問題時(shí),受力分析是關(guān)鍵,對(duì)物體運(yùn)動(dòng)情況的分析同樣重要,特別是像這類運(yùn)動(dòng)過程較復(fù)雜的問題,更應(yīng)注意對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的分析. 在分析物體的運(yùn)動(dòng)過程時(shí),一定弄清整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物體的加速度是否相同,若不同,必須分段處理,加速度改變時(shí)的瞬時(shí)速度即是前后過程的聯(lián)系量.分析受力時(shí)要注意前后過程中哪些力發(fā)生了變化,哪些力沒發(fā)生變化. 圖3—6—6 [例4]如圖3—6—6所示,質(zhì)量為２ｍ的物塊A和質(zhì)量為ｍ的物塊B與地面的摩擦均不計(jì).在已知水平推力F的作用下,A、B做加速運(yùn)動(dòng).A對(duì)B的作用力為多大? 解析:取A、B整體為研究對(duì)象,其水平方向只受一個(gè)力F的作用 根據(jù)牛頓第二定律知:Ｆ＝（２ｍ＋ｍ）ａ ａ＝Ｆ／３ｍ 取B為研究對(duì)象,其水平方向只受A的作用力F1,根據(jù)牛頓第二定律知: Ｆ1＝ｍａ 故Ｆ1＝Ｆ／３ 小結(jié):對(duì)連結(jié)體(多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體)問題,通常先取整體為研究對(duì)象,然后再根據(jù)要求的問題取某一個(gè)物體為研究對(duì)象.