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1、课时课时8力和运动在直线运动中的应用力和运动在直线运动中的应用考点1考点2考点3考点1水平方向直线运动中的力与运动问题研究动力学的两类基本问题类型1:已知物体的受力情况求物体的运动情况(求物体运动的位移、速度及时间等)。类型2:已知物体的运动情况求物体的受力情况(求力的大小和方向)求解两类问题的思路,可用下面的框图来表示:考点1考点2考点31.分析解决这两类问题的关键:应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度。2.学考试题中的第一个计算题,一般就是考查力和运动在直线运动中的应用,而且通常都研究水平方向或竖直方向的直线运动,还常与运动图象或力的图象相结合,该题相对比较容易,只要能对研究对象正
2、确的进行运动分析和受力分析(竖直运动时不忘记重力,水平、竖直运动时关注是否考虑摩擦力),正确运用力和运动的基本规律,一般而言该题都应得满分。考点1考点2考点33.关于计算题解题过程中的文字说明计算题中文字说明不占有分值,能少写就少写,但必要时应有文字说明(所谓必要时就是如果没有文字说明,别人可能会误解你的解答)。(1)说明研究对象(对谁分析,或对哪个过程分析,个体或整体)。(2)画出受力分析图、电路图或运动过程的示意图。(3)说明所设字母的物理意义。(4)说明规定的正方向、零势点(面)。(5)说明题目中的隐含条件、临界条件。(6)说明所列方程的依据、名称及对应的物理过程或物理状态。(7)说明所
3、求结果的物理意义(有时需要讨论分析)。考点1考点2考点34.计算题解题过程中的几个注意点(1)一个字母在一个题目中只能用来表示一个物理量,忌一字母多用;一个物理量在同一题中不能有多个符号,以免混淆。(2)要用原始方程组联立求解,不要用连等式,方程式有多个的,应分式布列(分步得分),不要合写一式,以免一错而致全错。要用字母表达方程,不要用掺有数字的方程。(3)尊重习惯用法。如拉力用F,摩擦力用Ff表示,阅卷人一看便明白,如果用反了就会带来误解。(4)数字相乘时,数字之间不要用“”,而应用“”进行连接。结果不要忘记单位。考点1考点2考点3(5)角标要讲究。角标的位置应当在右下角,比字母本身小许多。
4、角标的选用亦应讲究,如通过A点的速度用vA就比用v1好;通过某相同点的速度,按时间顺序第一次用v1、第二次用v2就很清楚,如果倒置,必然带来误解。(6)尊重题目所给的符号,题目给了符号的一定不要再另用符号。如题目给出半径是r,你若写成R就算错。字母符号要写清楚、规范,忌字迹潦草。阅卷时因为“v、r、”不分,大小写“M、m”或“L、l”不分,“G”的草体像“a”,希腊字母“、”笔顺或形状不对而被扣分屡见不鲜。考点1考点2考点3典例典例1如图甲所示,一质量为m=1.0 kg的滑块(可视为质点)静止在水平地面上的A点,某时刻开始,滑块受到一个水平向右的拉力F的作用,拉力F随时间t的变化规律如图乙所示
5、,若滑块和地面之间的动摩擦因数为=0.5,g取10 m/s2,试计算滑块从开始运动到最终停止在水平地面上滑行的距离。考点1考点2考点3解析:滑块受到的滑动摩擦力的大小为Ff=mg,代入数据可得,Ff=5 N,结合题图乙可知,该滑块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动,最后做匀减速直线运动。设滑块做匀加速直线运动的时间为t1,加速度为a1,获得的末速度大小为v,位移为s1;匀速直线运动的时间为t2,位移为s2;匀减速直线运动的时间为t3,加速度大小为a2,位移为s3。在匀加速阶段F-Ff=ma1,v=a1t1,代入数据可解得s1=2.5 m在匀速直线运动阶段s2=vt2代入数据可解得s2=5 m
6、在匀减速阶段Ff=ma2,v=a2t3,代入数据可得s3=2.5 m所以整个过程中的位移大小为s=s1+s2+s3=10 m。答案:10 m考点1考点2考点3典例典例2如图甲所示,巴铁(又称“陆地空客”)是一种能有效缓解城市拥堵的未来交通工具,某实验室为了研究其运行时的动力学特性,制造了一辆质量为200 kg的模型车,该模型车在运行时所受阻力为车重的 ,某次试验中该车在25 s内运动的v-t图象如图乙所示,试求:(1)模型巴铁4 s末的加速度大小;(2)0到5 s内模型巴铁发动机输出的牵引力大小;(3)模型巴铁在此25 s内运动的位移。考点1考点2考点3(2)加速过程F-0.08mg=ma,代
7、入数据得F=480 N。(3)25 s内运动的位移可根据v-t图象坐标轴所围面积求得,s=140 m。答案:(1)1.6 m/s2(2)480 N(3)140 m考点1考点2考点3考点2竖直方向直线运动中的力与运动问题研究典例典例3如图所示为四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用。一架质量m=2 kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F=36 N,运动过程中所受空气阻力大小恒为Ff=4 N。g取10 m/s2,(1)无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞。求在t=5 s时离地面的高度h。(2)当无人机悬停在距离地面高度h0=100 m处,由
8、于动力设备故障,无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落地面时的速度v。(3)在无人机从离地高度h0=100 m处坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上最大升力。为保证安全着地,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1。考点1考点2考点3考点1考点2考点3典例典例4如图所示,在一次火灾中,负责营救的消防员在楼下用救生网接住一位跳楼逃生的人。已知窗口位置离网的高度为15.0 m,人跳出窗口的初速度近似为0,网下陷的最大深度为1.0 m,试分析:(1)此人触网时速度为多大?(2)若人触网后的运动可视为匀减速运动,则此人在网中下陷时的加速度为多大?(3)若此人重50 kg,则触网后
9、网对人的支持力为多大?考点1考点2考点3解析:(1)设下落高度为h,h=15 m,人触网时速度为v,v2=2gh,解得v=10 m/s。(2)设人下陷时加速度为a,下陷最大深度为s=1 m,由v2=2as,解得人下陷的加速度为a=150 m/s2。(3)设网对人的支持力为FN,FN-mg=ma,解得FN=8 000 N,所以网对人的支持力为8 000 N。答案:(1)10 m/s(2)150 m/s2(3)8 000 N考点1考点2考点3考点3斜面(类斜面)方向直线运动中的力与运动问题研究典例典例5如图所示,传输带与水平间的倾角为=37,皮带以10 m/s的速率向下运行,在传输带上端A处无初速
10、地放上质量为0.5 kg的物体,它与传输带间的动摩擦因数为0.5,若传输带A到B的长度为16 m,则物体从A运动到B的时间为多少?考点1考点2考点3考点1考点2考点3设物体以2 m/s2的加速度运行剩下的11 m位移需时间t2,则代入数据解得t2=1 s(t2=-11 s舍去)所需总时间t=t1+t2=2 s答案:2 s考点1考点2考点3思考当传输带以10 m/s的速率向上运行时,情况又将如何?答案:当传输带上表面以10 m/s速度向上运行时,物体相对于传输带一直具有沿斜面向下的相对速度,物体所受滑动摩擦方向沿斜坡向上且不变,设加速度为a3考点1考点2考点3典例典例6如图甲所示,在风洞实验室里
11、,一根足够长的固定的均匀直细杆与水平方向成=37,质量m=1 kg的小球穿在细杆上且静止于细杆底端O处,开启送风装置,有水平向右的恒定风力F作用于小球上,在t1=2 s时刻风停止。小球沿细杆运动的部分v-t图象如图乙所示,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,忽略浮力。求:(1)小球在02 s内的加速度a1和25 s内的加速度a2;(2)小球与细杆间的动摩擦因数和水平风力F的大小。考点1考点2考点3解析:(1)取沿细杆向上的方向为正方向,由题图可知,(2)有风力F时的上升过程,由牛顿第二定律,有Fcos-(mgcos+Fsin)-mgsin=ma1,停风后的上升阶段,由牛顿第二定律,有-mgcos-mgsin=ma2,联立解得=0.5,F=50 N。答案:(1)15 m/s2,方向沿杆向上10 m/s2,方向沿杆向下(2)0.550 N