上教版高一上3-d牛顿运动定律的应用5内容摘要:
• 【 例 8】 如图表示某人站在一架与水平成 θ 角的以加速度 a向上运动的自动扶梯台阶上,人的质量为 m,鞋底与阶梯的摩擦系数为 μ ,求此时人所受的摩擦力. 例 9. 一质量为 M、倾角为 θ的 楔形木块,静止在水平桌面上,与桌面的动摩擦因素为 μ,一物块质量为 m,置于楔形木块的斜面上,物块与斜面的接触是光滑的,为了保持物块相对斜面静止,可用一水平力 F推楔形木块,如图示,此水平力的大小等于。 θ m M 解: 对于物块,受力如图示: mg N1 物块相对斜面静止,只能有向左的加速度, 所以合力一定向左。 由牛顿运动定律得 mg tg θ=ma a= gtg θ 对于整体 受力如图示 : f F θ (M+m)g N2 由牛顿运动定律得 F – f = (m+M)a N2 =(m+M)g F = μN2= μ (m+M)g ∴ F=f+(m+M)a= (m+M)g(μ +tg θ) (m+M)g(μ+ tgθ) 例 如图 , 有一斜木块 , 斜面是光滑的 , 倾角为 θ,放在水平面上 , 用竖直放置的固定挡板 A与斜面夹住一个光滑球 , 球质量为 m, 要使球对竖直挡板无压力 ,球连同斜木块一起应向 (填左 、 右 )做加速运动 ,加速度大小是 . 解 : 画出小球的受力图如图示 : mg N 合力一定沿水平方向向 左 , F=mgtg θ ∴ a= gtg θ 左 gtgθ 练习 、如图示,倾斜索道与水平方向夹角为 θ,已知 tg θ=3/4,当载人车厢匀加速向上运动时,人对厢底的压力为体重的 ,这时人与车厢相对静止,则车厢对人的摩擦力是体重的 ( ) A. 1/3倍 C. 5/4倍 θ a 解: 将加速度分解如图示, a ax ay θ 由 a与合力同向关系,分析人的受力如图示: N f mg Nmg=may ay= f = max = m ay / tg θ = 4/3 = mg/3 A 方法总结: 用牛顿第二定律解题时对物体受力的处理方法 合成法 正交分解法 分解加速度法 动力学的两类基本问题 ( 1)已知运动求力 ( 2)已知力求运动 牛顿第二定律 加速度 a 运动学公式 运动情况 第一类问题 受力情况 加速度 a 另一类问题 牛顿第二定律 运动学公式 两类动力学基本问题的解题思路。上教版高一上3-d牛顿运动定律的应用5
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,0,B A B BABm g f m af 例 6. 如图所示 , 一根轻质弹簧和一根细线共同拉住一个质量为 m的小球 , 平衡时细线恰是水平的 , 弹簧与竖直方向的夹角为 , 则在刚剪断的瞬时 , 弹簧拉力的大小是 , 小球加速度的大小为 ,方向与竖直方向的夹角等于 . 小球再回到原处时弹簧拉力的大小是 . θ m 解: 小球受力如图示, T F mg 由平衡条件得 弹簧拉力为 F=
则 α2=(Fμmg)/m=( 5 10)/5=2m/s2 设物体向右的加速度达到 υ2=8m/s时,时间为 t2 t2 = υ2/α2 =4s 发生位移为 s2= α2 t2 2= 2 42=16m 2121所以,物体速度由向左 10m/s变为向右 8m/s,其所用时间为 t=t1+t2=1+4=5s 在这 5s内的位移是 s=s2s1=165=11m 已知物体运动情况,求解物体受力情况。 例
法三)为什么。 (只要量三次,计算方便)今后我们尽可能地采用简便的方法来计算长方体的表面积。 通过同学们的探讨,我们得出了求长方体表面积的计算方法,【出示课题:长方体表面积的计算】 6. 练习: ( 1)每位学生给同桌出一道求长方体表面积的题目,只列式不计算。 谁来说说同桌出了怎样的一道题,你又是怎么解的。 谁认为自己出的题目同桌解答不正确。 ( 2)那这里有个长方体看看哪个算式是正确的。 选择
,0,B A B BABm g f m af 例 6. 如图所示 , 一根轻质弹簧和一根细线共同拉住一个质量为 m的小球 , 平衡时细线恰是水平的 , 弹簧与竖直方向的夹角为 , 则在刚剪断的瞬时 , 弹簧拉力的大小是 , 小球加速度的大小为 ,方向与竖直方向的夹角等于 . 小球再回到原处时弹簧拉力的大小是 . θ m 解: 小球受力如图示, T F mg 由平衡条件得 弹簧拉力为 F=
律公式 ( F=ma) 和运动学公式( 匀变速直线运动公式 v=v0+at, x=v0t+at2, v2- v02=2ax等 ) 中 , 均包含有一个共同的物理量 —— 加速度 a。 由物体的受力情况 , 利用牛顿第二定律可以求出加速度 , 再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化;反过来 , 由物体的运动状态及其变化 , 利用运动学公式可以求出加速度
用 5s后立即撤去 , 求: ( 1) 前 5 s内物块的位移大小及物块在 5 s末的速率; ( 2) 撤去外力 F后 4 s末物块的速度。 8 解 (1)分析受力情况画受力图 G 8 N f X 建立直角坐标系 Y GY GX 解: (2)5s末撤去 F,物块由于惯性仍向上滑行一定距离和一段时间。 其受力如下: G N f V a 建立直角坐标系 X Y GY GX 请计算物块向上滑行的时间。