瞬时加速度专题课件.ppt 18页

2020-06-02 高中辅导 阅读

  1.已知受力情况求运动情况 根据牛顿第二定律,已知物体的 情况,可以求出物体的加速度;再知道物体的初始条件(初位置和初速度),根据 ,就可以求出物体在任一时刻的速度和位置,也就求出了物体的运动情况. 两类动力学问题的解题思路图解: 3.某校课外活动小组,自制一枚土火箭,火箭在地面时的质量为3 kg.设火箭发射实验时,始终在垂直于地面的方向上运动.火箭点火后可认为做匀加速运动,经过4 s到达离地面40 m高处,燃料恰好用完.若空气阻力忽略不计,g取10 m/s2.求: (1)燃料恰好用完时火箭的速度为多大? (2)火箭上升离地面的最大高度是多大? (3)火箭上升时受到的最大推力是多大? 解析:火箭上升过程中先匀加速上升,后匀减速上升 (1)加速上升过程中,根据运动学公式x= at2,v=at, 带入数据可得v=20 m/s,a=5 m/s2. (2)减速过程中,继续上升高度为x1,根据运动学公式-v2=2(-g)x1, 代入数据得x1=20 m 上升的最大高度xm=x+x1=40 m+20 m=60 m. (3)加速过程中,设火箭推力为F,根据牛顿第二定律得: F-mg=ma,解得F=45 N. 答案:(1)20 m/s (2)60 m (3)45 N 【例2】 冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意图如图3-2-2甲 所示.比赛时,运动员脚蹬起蹬器,身体成跪式手推冰壶从本垒圆心O向前滑行,至前卫线时放开冰壶使其沿直线OO′滑向营垒圆心O′,为使冰壶能在冰面上滑得更远,运动员可用毛刷刷冰面以减小冰壶与冰面间的动摩擦因数.一次比赛时,冰壶(可视为质点)从本垒圆心O点向前沿直线OO′滑行,某同学利用计算机描绘出冰壶运动的v—t图象如图3-2-2乙所示,已知OO′=30.0 m,冰壶的质量为19 kg,g取10 m/s2,启动时运动员对冰壶的推力为恒力,求: (1)启动时运动员对冰壶的推力F; (2)用毛刷刷冰面的距离及此时冰壶与冰面间的动摩擦因数μ; (3)冰壶静止时的位置. 解析:(1)分析v—t图象可知,0~2.0s内为冰壶的启动过程,2.0 s~12.0s为冰壶在冰面上的自滑过程,12.0 s~16.8 s为冰壶在运动员刷冰面后的滑行过程,0~2.0s冰壶的加速度大小为a1=2 m/s2.设不刷冰面时冰壶与冰面的动摩擦因数为μ1,由牛顿第二定律有F-μ1mg=ma1 2.0s~12.0s冰壶的加速度大小为 a2=0.32 m/s2,由牛顿第二定律有μ1mg=ma2,联立解得F=44.1 N. (2)12.0 s~16.8 s为冰壶在运动员刷冰面后的滑行过程.由v—t图象知,用毛刷刷冰面的距离为s3= =1.92 m,此过程冰壶的加速度为a3=0.17 m/s2,由牛顿第二定律有μmg=ma3,此过程冰壶与冰面间的动摩擦因数为 μ= =0.017. (3)0~2.0 s冰壶前进的距离为s1= m=4 m,2.0 s~12.0 s冰壶滑行的距离为 s2= m=24 m,冰壶运动总距离为s=s1+s2+s3=29.92 m, Δs=OO′-s=0.08 m,即冰壶停在距O′点左侧0.08 m处. 答案:(1)44.1 N (2)1.92 m 0.017 (3)距O′点左侧0.08 m处 解答此类问题还应注意:不论是已知运动求解力,还是已知力求解运动,作好“两分析”即受力分析、运动分析是解决问题的关键.在解决两类动力学基本问题时要正确画出受力分析图,进行运动过程分析,建立已知的受力情况或运动情况与加速度的关系,从而达到事半功倍的效果. 求解这两类问题的思路如下: 2-1如图3-2-3所示,楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ=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竖直向上,大小为F=10 N,刷子的质量为m=0.5 kg,刷子可视为质点.刷子与天花板间的动摩擦因数为0.5,天花板长为L=4 m,取sin 37°=0.6,试求: (1)刷子沿天花板向上运动的加速度; (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,受力分析如图所示,设滑动摩擦力为Ff, 天花板对刷子的弹力为FN,由牛顿第二定律,得 (F-mg)sin 37°-Ff=ma FN=(F-mg)cos 37° Ff=μFN 代入数据,得a=2 m/s2 (2)由运动学公式,得L= at2,代入数据,得t=2 s. 答案:(1)2 m/s2 (2)2 s

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