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孙恒芳教你学物理-----动力学的两类基本问题专题
【考点自清】
一、两类动力学问题
牛顿第二定律确定了运动和力的关系,使我们能够把物体的受力情况与运动情况联系起来。
利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用,将运动学规律和牛顿第二定律相结合,寻找加速度和未知量的关系,是解决这类问题的思考方向。 1、已知受力情况求运动情况
已知物体的受力情况,根据牛顿第二定律,可以求出物体的运动情况;已知物体的初始条件(初位置和初速度),根据运动学公式,就可以求出物体在任一时刻的速度和位移,也就可以求解物体的运动情况。
可用程序图表示如下:
2、已知物体的运动情况求物体的受力情况
根据物体的运动情况,由运动学公式可以求出加速度,再根据牛顿第二定律可确定物体的受力情况,从而求出未知的力,或与力相关的某些物理量。如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等。 可用程序图表示如下:
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二、解答两类动力学问题的基本方法及步骤 1.基本方法
⑴明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点,如果是比较复杂的问题,应该明确整个物理现象是由几个物理过程组成的,找出相邻过程的联系点,再分别研究每一个物理过程.
⑵根据问题的要求和计算方法,确定研究对象,进行分析,并画出示意图.图中应注明力、速度、加速度的符号和方向.对每一个力都应明确施力物体和受力物体,以免分析力时有所遗漏或无中生有.
⑶应用牛顿运动定律和运动学公式求解,通常先用表示物理量的符号运算,解出所求物理量的表达式来,然后将已知物理量的数值及单位代入,通过运算求结果.应事先将已知物理量的单位都统一采用国际单位制中的单位. ⑷分析流程图
两类基本问题中,受力分析是关键,求解加速度是桥梁和枢纽,思维过程如下:
2、应用牛顿第二定律的解题步骤
(1)明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体。
(2)分析物体的受力情况和运动情况,画好受力分析图,明确物体的运动性质和运动过程。 (3)选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向。
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(4)求合外力F合。
(5)根据牛顿第二定律F合=ma列方程求解,必要时还要对结果进行讨论。 特别提醒:
①物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的。
②无论是哪种情况,联系力和运动的“桥梁”是加速度。 【重点精析】
一、动力学基本问题分析
【例1】风洞实验中可产生水平方向的、大小可以调节的风力,先将一套有小球的细杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径,如图所示。
(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上匀速运动,这时所受风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆的动摩擦因数;
(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离x的时间为多少。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
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