高一物理動(dòng)力學(xué)兩類基本問題

1、 孫恒芳教你學(xué)物理-動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題專題【考點(diǎn)自清】一、兩類動(dòng)力學(xué)問題牛頓第二定律確定了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的受力情況與運(yùn)動(dòng)情況聯(lián)系起來。利用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問題的關(guān)鍵是利用加速度的“橋梁”作用，將運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓第二定律相結(jié)合，尋找加速度和未知量的關(guān)系，是解決這類問題的思考方向。1、已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況已知物體的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律，可以求出物體的運(yùn)動(dòng)情況；已知物體的初始條件(初位置和初速度)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，就可以求出物體在任一時(shí)刻的速度和位移，也就可以求解物體的運(yùn)動(dòng)情況?？捎贸绦驁D表示如下： 2、已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力情況根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況

2、，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以求出加速度，再根據(jù)牛頓第二定律可確定物體的受力情況，從而求出未知的力，或與力相關(guān)的某些物理量。如動(dòng)摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等。可用程序圖表示如下： 二、解答兩類動(dòng)力學(xué)問題的基本方法及步驟1基本方法明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點(diǎn)，如果是比較復(fù)雜的問題，應(yīng)該明確整個(gè)物理現(xiàn)象是由幾個(gè)物理過程組成的，找出相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn)，再分別研究每一個(gè)物理過程根據(jù)問題的要求和計(jì)算方法，確定研究對(duì)象，進(jìn)行分析，并畫出示意圖圖中應(yīng)注明力、速度、加速度的符號(hào)和方向?qū)γ恳粋€(gè)力都應(yīng)明確施力物體和受力物體，以免分析力時(shí)有所遺漏或無中生有應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，通常先用表示物理

3、量的符號(hào)運(yùn)算，解出所求物理量的表達(dá)式來，然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入，通過運(yùn)算求結(jié)果應(yīng)事先將已知物理量的單位都統(tǒng)一采用國(guó)際單位制中的單位分析流程圖兩類基本問題中，受力分析是關(guān)鍵，求解加速度是橋梁和樞紐，思維過程如下： 2、應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟(1)明確研究對(duì)象。根據(jù)問題的需要和解題的方便,選出被研究的物體。(2)分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，畫好受力分析圖，明確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過程。(3)選取正方向或建立坐標(biāo)系，通常以加速度的方向?yàn)檎较蚧蛞约铀俣确较驗(yàn)槟骋蛔鴺?biāo)軸的正方向。(4)求合外力F合。(5)根據(jù)牛頓第二定律F合=ma列方程求解，必要時(shí)還要對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。特別提醒

4、：物體的運(yùn)動(dòng)情況是由所受的力及物體運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)共同決定的。無論是哪種情況，聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的“橋梁”是加速度。【重點(diǎn)精析】一、動(dòng)力學(xué)基本問題分析【例1】風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中可產(chǎn)生水平方向的、大小可以調(diào)節(jié)的風(fēng)力，先將一套有小球的細(xì)桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑，如圖所示。(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)所受風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離x的時(shí)間為多少。(sin 37°0.6，cos 37°0.8) 【

5、變式練習(xí)1】如右圖所示，質(zhì)量M=10kg的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上，滑動(dòng)摩擦系數(shù)=0.02在木楔的傾角=30°的斜面上，有一質(zhì)量m=1.0kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑當(dāng)滑行位移s=1.4m時(shí)，其速度v=1.4m/s。在這過程中木楔沒有滑動(dòng)，求地面對(duì)木楔的靜摩擦力的大小和方向以及地面對(duì)木楔的支持力(取g=10m/s2)【互動(dòng)探究】字母演算最后為Mg+mg+masin，又說明了什么呢？二、多過程問題分析復(fù)雜過程的處理方法程序法按時(shí)間的先后順序?qū)︻}目給出的物體運(yùn)動(dòng)過程(或不同的狀態(tài))進(jìn)行分析(包括列式計(jì)算)的解題方法可稱為程序法。用程序法解題的基本思路是：1、劃分出題目中有多少個(gè)不

6、同的過程或多少個(gè)不同的狀態(tài)。2、對(duì)各個(gè)過程或各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行具體分析，得出正確的結(jié)果。3、前一個(gè)過程的結(jié)束就是后一個(gè)過程的開始，兩個(gè)過程的分界點(diǎn)是關(guān)鍵。【例2】質(zhì)量m30 kg的電動(dòng)自行車，在F180 N的水平向左的牽引力的作用下，沿水平面從靜止開始運(yùn)動(dòng)自行車運(yùn)動(dòng)中受到的摩擦力F150 N在開始運(yùn)動(dòng)后的第5 s末撤消牽引力F.求從開始運(yùn)動(dòng)到最后停止電動(dòng)自行車總共通過的路程【變式練習(xí)2】一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)，4 s內(nèi)通過8 m的距離，此后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車又運(yùn)動(dòng)了2 s停止，已知汽車的質(zhì)量m2×103 kg，汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力大小不變，求：(1)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車

7、的速度大小；(2)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受到的阻力大??；(3)汽車牽引力的大小【例3】質(zhì)量為m=2kg的木塊原來靜止在粗糙水平地面上，現(xiàn)在第1、3、5奇數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向向右、大小為F1=6N的水平推力，在第2、4、6偶數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向仍向右、大小為F2=2N的水平推力。已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1，取g=10m/s2，問：（1）木塊在奇數(shù)秒和偶數(shù)秒內(nèi)各做什么運(yùn)動(dòng)?（2）經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間，木塊位移的大小等于40.25m?   說明：（1）本題屬于已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況的問題，解題思路為先根據(jù)受力情況由牛頓第二定律求加速度，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求運(yùn)動(dòng)情況.（2）根據(jù)物

8、體的受力特點(diǎn)，分析物體在各段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況，并找出位移的一般規(guī)律，是求解本題的關(guān)鍵.三、“等時(shí)圓”模型的基本規(guī)律及應(yīng)用1、等時(shí)圓模型（如圖所示）2、等時(shí)圓規(guī)律：小球從圓的頂端沿光滑弦軌道靜止滑下，滑到弦軌道與圓的交點(diǎn)的時(shí)間相等。（如圖a）小球從圓上的各個(gè)位置沿光滑弦軌道靜止滑下，滑到圓的底端的時(shí)間相等。（如圖b）沿不同的弦軌道運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，都等于小球沿豎直直徑（d）自由落體的時(shí)間，即3、等時(shí)性的證明設(shè)某一條弦與水平方向的夾角為，圓的直徑為d（如右圖）。根據(jù)物體沿光滑弦作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a=gsin，位移為s=dsin，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為即沿各條弦運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性，運(yùn)動(dòng)時(shí)間與弦

9、的傾角、長(zhǎng)短無關(guān)?！纠?】如圖，通過空間任一點(diǎn)A可作無限多個(gè)斜面，若將若干個(gè)小物體從點(diǎn)A分別沿這些傾角各不相同的光滑斜面同時(shí)滑下，那么在同一時(shí)刻這些小物體所在位置所構(gòu)成的面是（   ）A球面B拋物面C水平面D無法確定【解析】由“等時(shí)圓”可知，同一時(shí)刻這些小物體應(yīng)在同一“等時(shí)圓”上，所以A正確?！咀兪骄毩?xí)3】如圖，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓軌道與水平面相切于M點(diǎn)，與豎直墻相切于點(diǎn)A，豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為600，C是圓環(huán)軌道的圓心，D是圓環(huán)上與M靠得很近的一點(diǎn)（DM遠(yuǎn)小于CM）。已知在同一時(shí)刻：a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開始沿光滑傾斜直軌道

10、運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)；c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)；d球從D點(diǎn)靜止出發(fā)沿圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)。則（   ）Aa球最先到達(dá)M點(diǎn)         Bb球最先到達(dá)M點(diǎn)Cc球最先到達(dá)M點(diǎn)         Dd球最先到達(dá)M點(diǎn)【例4】如圖a所示，在同一豎直線上有A、B兩點(diǎn)，相距為h，B點(diǎn)離地高度為H，現(xiàn)在要在地面上尋找一點(diǎn)P，使得從A、B兩點(diǎn)分別向點(diǎn)P安放的光滑木板，滿足物體從靜止開始分別由A和B沿木板下滑到P點(diǎn)的時(shí)間相等，求O、P兩點(diǎn)之間的距離。 【變式練習(xí)4】如圖是一傾角為的輸送帶，A處為原料輸入口，為避免粉塵飛揚(yáng)，在A與輸送帶間建立一管道（假使光滑），使原料從A處以最短的時(shí)間到達(dá)輸送帶上，則管道與豎直方向的夾角應(yīng)為多大？ 【同步作業(yè)】、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。、消防隊(duì)員為縮短下樓的時(shí)間，往往抱著豎直的桿直接滑下假設(shè)一名質(zhì)量為60kg、訓(xùn)練有素的消防隊(duì)員從七樓(即離地面18m的高度)抱著豎直的