2018_2019高中物理第5章研究力和运动的关系章末总结学案沪科版.pdf
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1、1 第 5 章 研究力和运动的关系 章末总结 一、动力学的两类基本问题 1掌握解决动力学两类基本问题的思路方法 其中受力分析和运动过程分析是基础,牛顿第二定律和运动学公式是工具,加速度是连接力 和运动的桥梁 2求合力的方法 (1) 平行四边形定则:若物体在两个共点力的作用下产生加速度,可用平行四边形定则求F 合,然后求加速度 (2) 正交分解法:物体受到三个或三个以上的不在同一条直线上的力作用时,常用正交分解 法一般把力沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解 例 1如图 1 所示,楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成37角,一装潢工人手持木 杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持
2、竖直向上,大小为F10 N, 2 刷子的质量为m0.5 kg ,刷子可视为质点,刷子与天花板间的动摩擦因数 0.5 ,天花 板长为L4 m,g取 10 m/s 2,sin 37 0.6 ,cos 37 0.8 ,试求: 图 1 (1) 刷子沿天花板向上的加速度; (2) 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间 解析(1) 以刷子为研究对象,设滑动摩擦力为f,天花板对刷子的弹力为N,受力分析如图所示, 由牛顿第二定律得(Fmg)sin 37 (Fmg)cos 37 ma 代入数据,得a2 m/s 2. (2) 由运动学公式,得L 1 2at 2, 代入数据解得t2 s. 答案(1)2 m/s
3、2 (2)2 s 二、图像在动力学中的应用 1常见的图像形式 在动力学与运动学问题中,常见、常用的图像是位移图像(st图像 ) 、 速度图像 (vt图像 ) 和力的图像 (Ft图像 ) 等,这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律,而绝非代表物 体的运动轨迹 2对Ft图像要结合物体受到的力,根据牛顿第二定律分别求出各段的加速度,分析每一 时间段的运动性质 3对at图像,要注意加速度的正、负,分析每一段的运动情况,然后结合物体的受力情 况根据牛顿第二定律列方程 4对Fa图像,首先要根据具体的物理情景,对物体进行受力分析,然后根据牛顿第二定 律推导出aF间的函数关系式,由函数关系式明确图像的斜率、
4、截距的意义,从而求出未 知量 例 2如图 2 甲所示,固定光滑细杆与地面成一定夹角为,在杆上套有一个光滑小环, 小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动, 推力F与小环速度v随时间变化规律如图乙所示, 取重力加速度g10 m/s 2. 求: 3 图 2 (1) 小环的质量m; (2) 细杆与地面间的夹角. 解析由题图得: 02 s 内, a v t 1 2 m/s 20.5 m/s2 根据牛顿第二定律可得: 前 2 s 有F1mgsin ma 2 s 后有F2mgsin , 联立两式代入数据可解得:m1 kg ,30. 答案(1)1 kg (2)30 针对训练放在水平地面上的一物块,受到方向不变的
5、水平推力F的作用,F的大小与时间 t的关系如图3 甲所示, 物块速度v与时间t的关系如图乙所示取重力加速度g10 m/s 2. 由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数 分别为 ( ) 甲乙 图 3 A0.5 kg,0.4 B1.5 kg , 2 15 C0.5 kg,0.2 D1 kg,0.2 答案A 解析由Ft图像和vt图像可得,物块在2 s 到 4 s 内所受外力F13 N,物块做匀加 速运动,a v t 4 2 m/s 22 m/s2, F1fma, 物块在 4 s 到 6 s 所受外力F22 N, 物块做匀速直线运动,则F2f,fmg 联立以上各式并代入数据解得
6、m0.5 kg , 0.4 ,故 A选项正确 三、传送带问题 4 传送带传送货物时,一般情况下,由摩擦力提供动力,而摩擦力的性质、大小、方向和运动 状态密切相关 分析传送带问题时,要结合相对运动情况,分析物体受到传送带的摩擦力方 向,进而分析物体的运动规律是解题的关键 注意因传送带由电动机带动,一般物体对传送带的摩擦力不影响传送带的运动状态 例 3如图 4 所示,水平传送带正在以v4 m/s 的速度匀速顺时针转动,质量为m1 kg 的某物块 (可视为质点 ) 与传送带之间的动摩擦因数0.1 ,将该物块从传送带左端无初速 度地轻放在传送带上(g取 10 m/s 2) 图 4 (1) 如果传送带长
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