高二物理牛頓運動定律的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-12-15 01:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ,mgcosθFN1=0, 分析木楔受力 ,它受 5個力作用 ,如圖 329(b)所示 ,對于水平方向 ,由牛頓定律有 : 圖 329Ff2Ff139。cosθ+FN139。sinθ=0. 且 FN1=FN139。. 由此可解地面作用于木楔的摩擦力 Ff2=macosθ= = N. 即地面對木楔的摩擦力大小為 N,方向水平向左 . 答案 : N,方向水平向左 31 0 .7 N2??題型二超重和失重問題的分析 【 例 2】 某人在以 a=2 m/s2勻加速下降的升降機中最多能舉起 m1=75 kg的物體 ,則此人在地面上最多可舉起多大質(zhì)量的物體 ?若此人在一勻加速上升的升降機中最多能舉起m2=50 kg的物體 ,則此升降機上升的加速度為多大 ?(g取 10 m/s2) 解析 :圖 3210設(shè)此人在地面上的最大“舉力”是 F,那么他在以不同的加速度運動的升降機中最大“舉力”仍為 F,以物體為研究對象進行受力分析 ,物體的受力示意圖如圖 3210所示 ,且物體運動的加速度和升降機相同 . 當升降機以加速度 a1=2 m/s2勻加速下降時 ,對物體有 :m1gF=m1a1, 得 F=m1(ga1)=600 N. 設(shè)人在地面上最多可舉起質(zhì)量為 m0的物體 ,則 當升降機以 a2勻加速上升時 ,對物體有 Fm2g=m2a2, 所以升降機勻加速上升的加速度為 2 m/s2. 答案 :60 kg 2 m/s2 00600, 6 0 .10FF m g m k g k gg? ? ? ?2 2 22600( 1 0 ) / 2 / .50Fa g m s m sm? ? ? ? ?方法總結(jié) :超重 ?失重問題的分析 ,實質(zhì)上是在豎直方向上應(yīng)用牛頓第二定律 . 創(chuàng)新預(yù)測 2 舉重運動員在地面上能舉起 120 kg的重物 ,而在運動著的升降機中卻只能舉起 100 kg的重物 ,求升降機運動的加速度 .若在以 m/s2的加速度加速下降的升降機中 ,此運動員能舉起質(zhì)量為多大的重物 ?(g取 10 m/s2) 答案 :2 m/s2 160 kg 解析 :運動員在地面上能舉起 120 kg的重物 ,則運動員能發(fā)揮的向上的最大支撐力 F=m1g=120 10 N=1200 100 kg的重物 ,可見該重物超重了 ,升降機應(yīng)具有向上的加速度 ,對于重物 :Fm2g=m2a1,所以 當升降機以 m/s2的加速度加速下降時 ,重物失重 .對于重物 :m3gF=m3a2,得 221 2 0 0 1 0 0 1 01 / 2 2 / 2 。100F m ga m s m sm? ??? ? ?212020 1 6 0 .1 0 2 .5Fm k g k gga? ? ???題型三臨界問題圖 【 例 3】 如圖 3211所示 ,質(zhì)量 m=1 kg的物塊放在傾角為 θ的斜面上 ,斜面體質(zhì)量 M=2 kg,斜面與物塊的動摩擦因數(shù) μ=,地面光滑 ,θ=37176。 .現(xiàn)對斜面體施加一水平推力 F,要使物體m相對斜面靜止 ,力 F應(yīng)為多大 ?(設(shè)物體與斜面的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 ,g取 10 m/s2) 解析 :(1)設(shè)物塊處于相對斜面下滑的臨界狀態(tài) (物塊恰好不下滑 )時推力為 3212(a)所示 . 圖 3212取加速度 a1方向為 x軸方向 ,對 m有 : x方向 :FNsinθμFNcosθ=ma1, y方向 :FNcosθ+μFNsinθmg=0,聯(lián)立兩式得 :a1= m/s2. 對整體有 :F1=(M+m)a1. 代入數(shù)據(jù)解得 F1= N. (2)設(shè)物塊處于相對斜面向上滑的臨界狀態(tài) (物塊恰好不上滑 )時推力為 F2,此時物塊受力如圖 3212(b).對 m有 : x方向 :FNsinθ+μFNcosθ=ma2, y方向 :FNcosθμFNsinθmg=0, 聯(lián)立兩式得 :a2= m/s2, 對整體有 :F2=(M+m)a2, 代入數(shù)據(jù)解得 F2= N. F的范圍為 : N≤F≤ N. 答案 : N≤F≤ N 方法總結(jié) :題目中出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語時 ,往往會出現(xiàn) 臨界現(xiàn)象 ,此時要采用極限分析法 ,看物體在不同的加速度時 ,會有哪些現(xiàn)象發(fā)生 ,盡快找出臨界點 ,求出臨界條件 . 創(chuàng)新預(yù)測 3 如圖 3213所示 ,一質(zhì)量為 m?帶電荷量為 +q的物體處于場強按 E=E0kt(E0?k均為大于零的常數(shù) ,取水平向右為正方向 )變化的電場中 ,物體與豎直墻壁間的動摩擦因數(shù)為 μ,當 t=0時 ,物體處于靜止狀態(tài) ,若物體所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 ,且電場空間和墻面均足夠大 ,下列說法正確的是 ( ) ,后保持不變 t=\frac{E_0}{k},物體在豎直墻壁上的位移最大 t=\frac{μqE_0mg}{μkq},物體運動速度達到最大值 答案 :BC 解析 :由 E=E0kt可得 ,在 t=0到 的過程中 , 電場強度水平向右且逐漸減小 ,則電場力的方向向右且逐漸減小 ,當物體開始運動后 ,物體所受的摩擦力為 Ff=μF=μ(qE0qkt),由牛頓第二定律 mgFf=ma得 ,物體的加速度逐漸增大 。當 時 ,場強方向改為水平向左且逐漸增大 ,則電場力 F的方向水平向左且逐漸增大 ,物體受到的合外力 F合 逐漸增大 ,加速度逐漸增大 ,故選項 B正確?A錯誤 。當 時 ,物體離開豎直墻壁 ,所以此時物體在豎直墻壁上的位移最大 ,故 C正確 。物體在運動過程中速度
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