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牛顿第二定律的应用(包含各种题型)
练习: 一木箱质量为m,与水平地面 间的动摩擦因数为μ,现用斜向右下方 与水平方向成θ角的力F推木箱,求经 过 t 秒时木箱的加速度。
N
竖直方向 N– Fsinθ- G = 0 ①
V0= 0
Vt=? 水平方向 Fcosθ- f = ma ②
Fcosθ f
二者联系 f=μN
③
θ
Fsinθ
F
G
a F cos (mg F sin )
37 °
总结
传送带问题的分析思路:
初始条件→相对运动→判断滑动摩擦力的大小 和方向→分析出物体受的合外力和加速度大小 和方向→由物体速度变化再分析相对运动来判 断以后的受力及运动状态的改变。
难点是当物体与皮带速度出现大小相等、方向 相同时,物体能否与皮带保持相对静止。一般 采用假设法,假使能否成立关键看F静是否在 0- Fmax之间
θ
以整体为对象, 受力如图, 则
F (M m)a........(2)
由(1)(2)有
F (M m)g tan
5.四个相同的木块并排放 在光滑的水平地面上, 当 用力F推A使它们共同加 速运动时, A对B的作用力 是多少?
F
ABCDΒιβλιοθήκη .如图所示,在光滑的地面上,水平外力F拉动小车和木块一起做加速
代入数据可得: F阻=67.5N
FN
F阻
F1 θ
θ
F2
mg
2 m(x -v0t) t2
F阻 方向沿斜面向上
二、从运动情况确定受力
已知物体运动情况确定受力情况,指的是在运动情 况(知道三个运动学量)已知的条件下,要求得出物体 所受的力或者相关物理量(如动摩擦因数等)。
处理这类问题的基本思路是:先分析物体的运动情 况,据运动学公式求加速度,再在分析物体受力情况的
m
如果还要求经过 t 秒时木箱的速度vt=a t
练习:图中的AB、AC、AD都是光滑的轨 道,A、B、C、D四点在同一竖直圆周上, 其中AD是竖直的。一小球从A点由静止开 始,分别沿AB、AC、AD轨道滑下B、C、 D点所用的时间分别为tl、t2、t3。则( )
A.tl=t2=t3
B.tl>t2>t3
37 °
例4:如图所示,传送带与地面倾角为37 ° , 从A到B长度为16m,传送带以v= 20m/s,变:(v= 10m/s)的速率逆 时针转动.在传送带上端A无初速地放一个 质量为m=0.5kg的物体,它与传送带之 间的动摩擦因数为μ=0.5.求物体从A运动 到B所需时间是多少.(sin37°=0.6)
由①②③
F1
θ
θ
F2
mg
得F阻=F1-ma
=
mgsinθ-2
m(x
-v0t)
t2
代入数据可得: F阻=67.5N
F阻 方向沿斜面向上
解:滑雪的人滑雪时受力如图,
将G分解得:
F1= mgsinθ
①
F1-F阻=m a ②
由x=v0
t+
1 2
at2
得
a
=
2(x -v0t) t2
③
由①②③得F阻=F1-m a = mgsinθ-
C.tl<t2<t3
D.t3>tl>t2
练习 如图,底板光滑的小车上用两
个量程为20N,完全相同的弹簧甲和乙
系住一个质量为1Kg的物体,当小车在
水平路面上匀速运动时,两堂皇秤的读
数均为10N,当小车做匀加速运动时,
甲的读数是8N,则小车的加速度
是
,方向向
。(左、
右)
甲
乙
V0
θ 物体以某一初速度v0冲上倾 角为θ的斜面,物体与斜面间 的动摩擦因数为μ,则物体经 多长时间上滑至最高点?
基础上,用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。
物体受 力情况
牛顿第 二定律
加速度 a
运动学 公式
物体运 动情况
更上一层:
上题中如果忽略空气阻力作用,求滑雪板
与雪面间动摩擦因数多大? 约μ=0.1
如果坡长只有60m,下端是水平雪面,滑雪
者在水平面上还能滑多远? 242m
如果下坡后立即滑上一个300的斜坡 。请问 滑雪者最高能上升多高?
加速度 a
运动学 公式
物体运 动情况
练习:一木箱质量为m=10Kg,与水平地面间的动摩
擦因数为μ=0.2,现用斜向右下方F=100N的力推木箱,
使木箱在水平面上做匀加速运动。F与水平方向成
θ=37O角,求经过t=5秒时木箱的速度。
解:木箱受力如图:将F正交分解,则:
FN
F1= F cosθ
①
F2= F sinθ
运动,小车质量为M,木块质量为m,
设加速度大小为a,木块和小车之间
的动摩擦因数为µ,则在这个过程中,
木块受到的摩擦力大小是:
a
A,µmg
B.ma
m
F
M
C,mF/(M+m) D,F-Ma
7.如图:m1>m2,滑 轮质量和摩擦不计,
则当将两物体由静
止释放后,弹簧秤
的读数是多少?
M1
M2
8.在气垫导轨上用不可伸缩的细
A
B
例题分析:
分析:题目的物理情景是,物体离皮带很近处轻轻 落到A处,视初速度为零,当物体刚放上传送带一 段时间内,与传送带之间有相对滑动,在此过程中, 物体受到传送带的滑动摩擦力是物体做匀加速运动 的动力,物体处于相对滑动阶段。然后当物体与传 送带速度相等时,物体相对传送带静止而向右以速度 υ做匀速运动直到B端,此过程中无摩擦力的作用。
A
B
例3:一传送带装置示意如图,传送带与地面倾 角为37 °,以4m/s的速度匀速运行,在传送带 的低端A处无初速地放一个质量为0.5kg的物 体,它与传送带间动摩擦因素μ=0.8,A、B间长 度为25m, 求:
(1)说明物体的运动性质(相对地面)
(2)物体从A到B的时间为多少? (sin37° =0.6)
例题分析:
例1:如图所示为水平传送带装置,绷紧的皮带始终 保持以υ=3m/s(变:1m/s)的速度移动,一质量 m=0.5kg的物体(视为质点)。从离皮带很近处轻 轻落到一端A处。若物体与皮带间的动摩擦因素 µ=0.1。AB两端间的距离为L=2.5m。试求:物体 从A运动到B的过程所需的时间为多少?
mθ
θ
小车的斜面光滑,倾角 为θ,木块位于斜面上, 则小车应以什么样的加 速度运动才能使木块与 它保持相对静止?
m
判断车在做什么样的运动?
若m、θ已知,则车的 加速度多大?
θ
小车下滑的加速度为多大时系小球的细 线刚好与斜面垂直?
连结体问题:
连结体:两个(或两个以上)物体相互连 结参与运动的系统。
隔离法:将各个物体隔离出来,分别对各个物 体根整据体牛法顿与定隔律离列法式交,叉并使要用注:意若标连明接各体物内体各 的加物速体度具方有向相,同找的到加各速物度体时之,间应的先速把度连制接约体 关系当。成一个整体列式。如还要求连接体内物
用水平推力F 向左推 m1、 m2间的作用
m1 m2
Ff
F1 力与原来相
0
a F m1 m2
同吗?
m2g
F1
=
m2a
=
m2 F m1 + m2
0
a F (m1 m2 )g
m1 m2
F1 - m2 g = m2a
F1
=
m2
F
-
(m1 + m2 )g
m1 + m2
+ m2 g
整体体法相:互若作连用结的体内内力(即,系则统把内物)体各隔物离体,的对加单速 度相个同物,体又根不据需牛要顿系定统律内列各式物。体间的相互作 用力时,可取系统作为一个整体来研究,
例题:光滑的水平面上有质量分别为m1、m2的两物体 静 止靠在一起(如图) ,现对m1施加一个大小为 F 方向向 右的推力作用。求此时物体m2受到物体 m1的作用力F1
[ 解法一 ]:
F m1 m2
分别以m1、m2为隔离体作受力分析 对m1有 :F – F1 = m 1a (1) [m1] F1
对m2有: F1 = m2 a (2)
FN1 F
m1g
联立(1)、(2)可得
F1 =
m2F m1 m2
[m2]
FN2 F1
m2g
例题:光滑的水平面上有质量分别为m1、m2的两物体 静 止靠在一起(如图) ,现对m1施加一个大小为 F 方向向 右的推力作用。求此时物体m2受到物体 m1的作用力F1
牛顿第二定律的应用
一、 从受力确定运动情况
已知物体受力情况确定运动情况,指的是 在受力情况已知的条件下,要求判断出物体的 运动状态或求出物体的速度、位移等。
处理这类问题的基本思路是:先分析物体 受力情况求合力,据牛顿第二定律求加速度, 再用运动学公式求所求量(运动学量)。
物体受 力情况
牛顿第 二定律
②
竖直方向: FN (F2 mg ) ③0
水平方向: F1 Ff=ma ④
Ff=μFN
⑤
θ
Ff
F1
F2
F
mg
v =at
⑥
由①②③④⑤ ⑥得 v = F cos - (mg + F sin ) t
m
代入数据可得: v =24m/s
例题2一个滑雪的人,质量m=75kg,以v0=2m/s的初
绳,一端系在质量为m1 的滑块上 ,另一端系在质量为m2 的钩码上 ,如图所示。设导轨与滑块之间
、细绳与滑轮之间
a
m1
无摩擦,求滑块的加