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高一物理牛顿运动定律的应用2


第一种情况:已知物体的受力情况, 分析、确定物体的运动状态。 第二种情况:已知物体的运动情况, 求解物体的受力情况。 受力情况 运动情况

加速度

1、已知作用在物体上的力,分析、确定物体的 运动状态。 例1:如图所示,一质量为m=5kg的物体沿水平 地面向左运动,与地面间的动摩擦系数为μ=0.4, 当物体向左的水平速度为υ1=10m/s开始受到一个 水平向右的拉力F=30N作用。

g取10m/s2,问(1)经 过多长时间物体的 时间变为8m/s向右 运动? (2)这段时间内物体 通过的位移是多大? 其方向如何?

υ
F

分析:物体水平向左运动时,受滑动摩擦力和水 平向右的拉力F而做匀减速运动,直到速度为零, 由于水平向右的拉力F>μmg=20N,物体再由静 止开始向右匀加速,直到速度达到题目中的要求 为止,在物体向左运动的过程中,设其加速度为 α1 ,根据牛顿第二定律α1=(F+μmg)/m =(30+0.4×5×10)/5m/s2 =10m /s2

解:设物体向左运动速度减为零所用时间为t1, 则 t1=υ1/α1=10/10=1s 物体向左的位移为
1 s1=υ1t1+ α1t12 2 =10×1+ 1 ×(-10)×12 2 =5m

物体向右的加速度为α2,则 α2=(F-μmg)/m=(30-0.4×5×10)/5=2m/s2 设物体向右的加速度达到υ2=8m/s时,时间为t2 t2 = υ2/α2 =4s

发生位移为s2=

α2 t 2 2 = 1 2

×2×42=16m 1 2

所以,物体速度由向左10m/s变为向右8m/s,其 所用时间为 t=t1+t2=1+4=5s 在这5s内的位移是 s=s2-s1=16-5=11m

2、已知物体运动情况,求解物体受力情况。 例2:1000T的列车由车站出发做匀加速直线运 动,列车经过100s,通过的路程是1000m,已知 运动阻力是车重的0.005倍,求列车机车的牵引 力?

分析:列车是在牵引力和阻力的作用下做匀加速 直线运动。从静止开始,经100s通过了1000m路 程,是一个已知物体运动状态,求物体受力的问 题。 解:列车为研究对象,列车的运动状态为初速度 2s 为零的匀加速直线运动。t
1 2 由s= αt ,所以α = 2s/t2 2

=(2×1000)/10000

=0.2m/s2 由牛顿第二定律,求物体所受合外力 F合=mα, F合 =1000000×0.2=200000N 又F合=F牵-F阻,且F阻=0.005G F牵= F合+ F阻=200000 +1000000× 0.005 =2.05×105 N

3、解题步骤: 认真分析题意,建立物理图景,明确已知量 和所求量。 选取研究对象,所选取的对象可以是一个物 体,也可以是几个物体组成的系统(有关这一点, 我们以后再讲解)。 对研究对象的受力进行分析。利用力的合成 与分解,求合力表达式方程或分力表达式方程。

对研究对象的运动状态进行分析,运用运动 学公式,求得物体加速度表达式。 根据牛顿第二定律F=mα,联合力的合成、 分解的方程和运动学方程组成方程组。 求解方程组,解出所求量,若有必要,对所 求量进行讨论。

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