二、从运动情况确定物体受力
【例题】
1.一个质量为75kg的滑雪人以2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角为300,在5s的时间内滑下的路程是60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。
①读清问题,明确解题的基本步骤 ②解题规范
2.粗细均匀、质量为200g的米尺(1m长)有1/4伸出水平桌面外,如图所示,尺与桌面间的动摩擦因数μ=0.16。若用水平力F作用于尺上1s后,使原来静止的尺从桌面上落下,则力F至少为多大?(取g=10m/s)
① “尺从桌面上落下”的位置在哪里?此时米尺发生的位移是多少? ② “至少”两字如何理解? ③米尺的运动图景和受力分析
④解题规范
3.质量为m=20kg的物体,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直线运动,0~2s内F与运动方向相反,2~4s内F与运动方向相同,物体的速度—时间图象如图所示,取g=10m/s2。求物体与水平面间的动摩擦因数。
①从图象中分析物体做什么运动?(分段)图象中还有哪些信息?(初速度、加速度、末速度)
②两段物体的受力分析
③解题规范
4.蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平面5.0m高处。已知某运动员与网接触时间为1.2s,若把这段时间内对运动员的作用力当做恒力处理,求此力的大小。(取g=10m/s2)
①运动员的运动图景(三段)
②主体研究的运动过程是床对人作用过程,注意受力分析 ③3.2m和5.0m说明了什么?
2
【练习】
三、综合处理较复杂问题
【例题】
1.如图1所示,将一个物体先后放在几个具有相同底边b=0.3m的光滑斜面上。(1)当斜面与水平面的夹角为多大时,物体从斜面上滑下所用的时间t=0.4s?(2)当斜面与水平面的夹角为多大时,才能使这个物体从斜面上滑下所需的时间最短?这段时间是多少?
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F ? ?图1
图2
2.如图2所示,在倾角?=370的足够长的固定斜面底端有一质量m=1.0kg的物体,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F=10.0N,方向平行于斜面向上,经时间t=0.4s绳子突然断了,求:(1)绳断时物体速度大小。(2)从绳子断开开始到物体再返回到斜面底端物体的运动时间。
3.如图3,质量为m的物体恰好沿倾角为α的斜面匀速下滑,而质量为M的斜面始终与水平地面保持静止。求:(1)下滑过程中,物体对斜面体的压力和摩擦力。(2)下滑过程中,地面对斜面体的支持力以及摩擦
m 力的大小和方向。
①先隔离m进行受力分析,然后隔离M再进行受力分析。(考虑地面对M的
图3 M ? 摩擦力时,可设某个方向)
②若m加速下滑呢?
③若用沿斜面向上(下)的力推m匀速运动呢?(M仍然静止)
④若用沿斜面向上(下)的力推m加速运动呢?(M仍然静止)
4.水平传送带长20m,以2m/s的速度匀速运动,一物体由静止放到传送带的一端,被传送带带到另一端,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,问物体经过多长时间通过传送带?(g=10m/s2)
讨论:若传送带倾斜呢?
5.如图所示,在水平桌面上有一质量为2kg的小物体,受平行于桌面沿x方向的恒力F=8N作用,正沿x轴正方向运动。若从物体通过坐标原点时开始计时,速度为零之前,其位移与时间的关系为x=12t-3t2。(1)求t=1s时,物体速度的大小和方向。(2)从计时开始经过多长时间,小物体再次经过坐标原点?
6.如图4,A、B叠放在水平桌面上,水平外力F拉物体A时,①A、B都未动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?②A匀速运动,B不动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?③A以加速度a做匀加速运动,B不动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?④A、B都向左做匀速
运动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?⑤A、B都向左做加速度为a的匀加速运动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?⑥A、B间有相对滑动,A 的加速度为a1,B也向左运动,加速度为a2,(a1>a2)则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?
A B 图4 F 第10页共16页
7.如图5所示,木块A、B静止叠放在光滑水平面上,A的质量为m,B的质量为2m.现施水平力F拉B,A、B刚好不发生相对滑动,一起沿水平面运动.若改用水平力F′拉A,使A、B也保持相对静止,一起沿水平面运动,则F′不得超过( B )
A.2F B.F/2
A C.3F D.F/3 ①分两种情况考虑:第一种情况,水平力F拉B时,A、B刚好不发生相对滑动,什么意思?
②对A、B整体:F=(m+2m)a(整体法) 对A: fm=ma=F/3(隔离法)
③第二种情况,将F′作用在A上,对B:fm=2m a′(B能与A一起运动,而A、B不发生相对滑动)(隔离法)
④对A、B整体:F′=(m+2m)a′
⑤“刚好不发生相对滑动”是临界状态。
8.如图6,m=4kg的小球挂在小车后壁上,细线与竖直方向成37角。求下列两种情况下,细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力:(1)小车以a=g向右加速运动,(2)小车以a=g向右减速运动。
①小车静止或匀速运动,小球受力情况如何?
②小车向右加速运动,小球受力情况如何?(后壁对小球的弹力永远存在)
③小车向右减速运动,小球受力情况如何?(有可能后壁对小球的弹力为零)
④小车的加速度过大,小球会“飘”起来(找临界情况)
0
B 图5
图6
9.如图7质量为m 的木块放在倾角为θ的光滑斜面上,当斜面沿水平方向向左做匀加速运动而木块与斜面保持静止时( ) A.木块所受的弹力大小为mg/cosθ B.木块所受的弹力大小为mgcosθ C.木块的加速度为gtanθ D.木块的加速度为gsinθ
a m ? 图7
M 10.如图8所示,放在光滑水平桌面
上的物体m2,通过穿过定滑轮的绳和吊在桌面上的物体m1相连.释放后系统加速度的大小为a1.如果取走m1,用大小等于m1所受重力的力F向下拉绳,m2的加速度为a2.则(不计滑轮摩擦及绳的质量) ( )
A.a1=a2 B.a1<a2 C.a1>a2 D.a2 = a1/2
图8
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①m1拉m2时,分别隔离分析m1和m2,它们有共同的什么量(大小)? ②绳子的拉力T= m1g吗?
③m1在下降时,m1是超重还是失重?m2呢? ④若用F=m1g拉m2,m2的加速度如何求?
11.质量为50kg的人站在放电梯内的磅秤上,下列电梯的运动情况磅秤的读数分别为多少?①静止②以1m/s的速度匀速上升③以12m/s的速度匀速上升④以20m/s的速度匀速下降⑤以1m/s2的加速度加速上升⑥以1m/s2的加速度减速上升⑦以1m/s2的加速度加速下降(失重)⑧以1m/s2的加速度减速下降(超重)
12.杂技“顶杆”表演,一人站在地上,肩上扛一质量M的杆,当杆上一质量为m,以加速度a加速下滑时,杆对人“底人”的压力为多大? ①若杆上的人匀速下滑,“底人”对地面的压力是多大? ②若杆上的人以加速度a加速上爬,“底人”对地面的压力是多大?
13.举重运动员在地面上能举起120kg的重物,而在运动着的升降机中却只能举起100kg的重物,求升降机运动的加速度.若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中,此运动员能举起质量多大的重物?(g取10m/s)
2
【练习】
1.如图9所示,是电梯上升的v~t图线,若电梯的质量为100kg,则承受电梯的钢绳受到的拉力在0~2s之间、2~6s之间、6~9s之间分别为多大?(g取10m/s2)
图9
2.如图10所示,在一升降机中,物体A置于斜面上,当升降机处于静止状态时,物体A恰好静止不动,若升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时,以下关于物体受力的说法中正确的是( )
A.物体仍然相对斜面静止,物体所受的各个力均不变 B.因物体处于失重状态,所以物体不受任何力作用
C.因物体处于失重状态,所以物体所受重力变为零,其它力不变
D.物体处于失重状态,物体除了受到的重力不变以外,不受其它力的作用
3.如图11所示,滑轮的质量不计,已知三个物体的质量关系是:m1=m2+m3,这
图10
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