動力學中的4類熱點問題

2023-02-02 03:39:03 字數 2811 閱讀 5225

作者:規律方法利用圖象分析動力學問題時,關鍵是要將題目中的物理情景與圖象結合起來分析,利用物理規律、公式列式求解.如必須弄清位移、速度、加速度等物理量與時間的關係圖象和圖象中斜率、截距、交點、轉折點、面積等的物理意義.

【調研1】 把一鋼球繫在一根彈性繩的一端,繩的另一端固定在天花板上,先把鋼球托起如圖1所示,然後放手.若彈性繩的伸長始終在彈性限度內,關於鋼球的加速度a、速度v隨時間t變化的圖象(圖2),下列說法正確的是

a.圖b表示a—t圖象,圖c表示v—t圖象

b.圖b表示a—t圖象,圖a表示v—t圖象

c.圖d表示a—t圖象,圖c表示v—t圖象

d.圖d表示a—t圖象,圖a表示v—t圖象

【解題指導】 研究此類問題首先要明確物體的運動過程,從放手到彈性繩伸長到自由長度的過程中,小球做自由落體運動,從自由長度到彈性繩的拉力等於小球重力的過程中,小球向下做加速度逐漸減小的加速運動,從兩力相等到最低點,小球向下做加速度逐漸增大的減速運動.從最低點上來時運動過程剛好相反.從速度和加速度的變化關係可以知道選項b正確.

規律方法在應用牛頓定律解決動力學問題的過程中,當物體運動的加速度不同時,物體處於不同的狀態,特別是題目**現「最大」、「最小」和「剛好」等詞時,往往會出現臨界現象,此時要採用極限分析法,盡快找出臨界條件,如物體分離的臨界狀態特徵為:

①相互間彈力fn=0;②兩者的加速度a1=a2.

【調研2】 如圖所示,u型槽放在水平桌面上,物體m放於槽內靜止,此時彈簧對物體的壓力為3 n,物體的質量為0.5 kg,與槽底之間無摩擦,使槽與物體m一起以6 m/s2的加速度向左水平運動時

a.彈簧對物體的壓力為零

b.物體對左側槽壁的壓力等於零

c.物體對左側槽壁的壓力等於3 n

d.彈簧對物體的壓力等於6 n

【解題指導】 槽與物體一起向左加速運動時,物體所受的合外力由牛頓第二定律可知f=ma=3 n ,物體在靜止時,彈簧對它的壓力為3 n ,剛好等於提供其做加速運動的合外力,故此時物體受到左側槽壁對其的支援力為零,物體對左側槽壁的壓力也為零,故答案b正確.

規律方法傳送帶一般做勻速運動,物體與傳送帶間的滑動摩擦力不影響傳送帶的運動狀態(實際上是帶動傳送帶的電動機在起作用);傳送帶模型有兩種,乙個是水平方向的傳送帶;另乙個是與水平方向成一定角度的傳送帶.分析物體與傳送帶間的滑動摩擦力方向,進而分析物體的運動規律,這是分析傳送帶問題的重點突破口.

【調研3】 如圖所示的傳送帶,其水平部分ab的長度為2 m,傾斜部分bc的長度為4 m,bc與水平面的夾角為α=37°,將一小物塊a(可視為質點)輕輕放於a端的傳送帶上,物塊a與傳送帶間的動摩擦因數為μ=0.25.傳送帶沿圖示方向以v=2 m/s的速度勻速運動,若物塊a始終未脫離傳送帶,試求小物塊a從a端被傳送到c端所用的時間.

(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

【解題指導】 物塊a放於傳送帶上後,在ab段物塊受力如圖(a)所示:

a先在水平傳送帶上滑行一段距離,此時a做勻加速運動(相對地面),直到a與傳送帶勻速運動的速度相同為止,此過程a的加速度為a1,則有:μmg=ma1 ,a1=g

a做勻加速運動的時間是:

這段時間內a對地的位移是:

此後,a隨傳送帶一起勻速運動,所用時間為,

物塊在傳送帶bc段的受力情況如圖(b)所示,由於μ=0.25<tan37°=0.75,a在bc段將沿傳送帶加速下滑,此時a受到的為滑動摩擦力,大小為μmgcos 37°,方向沿傳送帶向上,由牛頓第二定律:

sin37°-cos37°=  (sin37°-cos37°)=4 m/s2

a在傳送帶的傾斜部分bc段以加速度向下勻加速運動,有

解得:=1 s('=-2 s捨去)

綜上可得物塊從a到c端所用時間為:t=t1+t2+t3=2.4 s .

【知識鏈結】 物體在水平傳送帶上的運動分兩種:(1)若物體到另一端時,速度還沒有達到傳送帶的速度,則該物體一直做勻加速直線運動;(2)若物體還沒有達到另一端時速度已經和傳送帶相同,則物體先做勻加速後做勻速運動.而對斜傳送帶要分析最大靜摩擦力和重力沿斜面方向的分力的關係,如果最大靜摩擦力小於重力沿斜面的分力,則物體做加速運動,如果最大靜摩擦力大於重力沿斜面的分力,則物體做勻速運動.

規律方法整體法和隔離法是相對統

一、相輔相成的,應用牛頓運動定律解決連線體問題的過程中,採用的一般原則是先用整體法來求物體的加速度,再用隔離法來求物體之間的內部作用力;應用時要注意:(1)若系統內各物體的加速度不同時,一般要用隔離法;

(2)若兩個物體組成的系統中,其中乙個物體處於平衡狀態,求系統外力時,用整體法比較簡便.

【調研4】 如圖所示,質量m2=5 kg的物塊置於光滑水平面上,再將質量m1=5 kg的另一物塊置於m2的水平面上,兩物塊之間的動摩擦因數μ=0.4,一根細繩繞過定滑輪將m2與m3連線,設最大靜摩擦力等於滑動摩擦力.(g取10 m/s2 )

(1)要使m3由靜止釋放後m1、m2不發生相對滑動,求m3的取值範圍.

(2)若m3=30 kg,將其由靜止釋放後,m1、m2、m3的加速度大小分別為多大?

【解題指導】 (1)隔離m1分析:設m1與m2不發生相對滑動的最大加速度為am,

則有,即

若、無相對滑動,對、、構成的整體由牛頓第二定律有:m3g=(m1 + m2 +m3)a,即m3 = ,因此m3隨a的增大而增大,當a達到am時m3最大,則最大值為

m3 = kg

則m3的取值範圍為m3≤ kg.

(2)若m3=30 kg,m1、m2會發生相對滑動,此時m1的加速度為am=4 m/s2,而m2、m3具有共同的加速度,假設為a′,則對三者構成的整體有m3g = m1am + (m2+m3)a′,代入資料得a′=8 m/s2.

【誤點警示】 合理選擇研究物件是解決該題的關鍵,在第(2)問中,很可能會忽略三個物塊的加速度不同而造成解題的錯誤.

牛頓第二定律兩類動力學問題

1 用40 n的水平力f拉乙個靜止在光滑水平面上 質量為20 kg的物體,力f作用3 s後撤去,則第5 s末物體的速度和加速度的大小分別是 a v 6 m s,a 0b v 10 m s,a 2 m s2 c v 6 m s,a 2 m s2d v 10 m s,a 0 2 在一次救災行動中,懸停在...

飼料企業品管工作中的幾個熱點問題

胡文輝品質管理一詞,飼料企業耳熟能詳,但是企業經營中,愈是熟悉的事物,人們的詮釋愈是常隱含偏見和先入為主的謬誤,並給工作帶來負面的影響。本文針對飼料企業品管工作中的幾個熱點問題進行解析,希望能對飼料企業的質量從業人員和老闆有所幫助。1品管部是幹什麼的?這個問題,其實說的是品管部職能的問題,目前來看,...

公路施工管理過程中的熱點問題分析

作者 顧建勝 房地產導刊 2014年第03期 摘要 公路施工管理不僅包含施工整個過程的管理,從前期的施工準備開始到施工安裝及施工驗收的計畫管理 施工管理和技術管理等多方面的管理,也包括生產作業方面的管理,例如工程施工成本控制管理 公路工程質量控制管理等內容。施工單位要想將公路施工管理做到最優化,首先...