2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽牛頓運(yùn)動(dòng)定律習(xí)題課件

1、牛頓運(yùn)動(dòng)定律習(xí)題課件 一滑輪兩邊分別掛著A和B兩物體，它們的質(zhì)量分別為mA=20kg，mB=10kg ，今用力F將滑輪提起（如圖）。當(dāng)F分別等于（1）98N（2）196N（3）392N（4）784N時(shí)，求物體A和物體B的加速度以及兩邊繩中的張力。（滑輪的質(zhì)量與摩擦不計(jì)）ABFTATBFmAg=196NmBg=98NTA(1)aA= aB=0T =TA=49NANA=mAg - T 0AA所受合力為零。 aA=0同理， aB=0(2)T =98NANA=98NA所受合力為零。T =98NBNB=0B所受合力為零。 aA=aB=0T =196NANA=0A所受合力為零。T =196NBT B mB

2、g = mBaBaB=9.8m/s2(3)aA=0NA TB T =392NAT =392NBTB mBg = mBaBaB=29. 4m/s2(4)TA mAg = mAaAaA=9.8m/s2如圖所示，飛機(jī)繞過(guò)半徑R=1km為的圓弧在豎直平面內(nèi)飛行，飛行的路程滿足S(t)=50+t3(m)的規(guī)律，飛機(jī)飛過(guò)最低點(diǎn)A時(shí)速率VA=192m/s，設(shè)飛行員的質(zhì)量為m=70kg，試求飛機(jī)飛過(guò)最低點(diǎn)A時(shí)（1）飛機(jī)的加速度。（2）飛行員受到底座的作用力。oRVA解: (1)d2sdt2s(t)a= =6tVt=3t2= 192m/st=8(s)at=6t=48m/s2an= =36.86m/s2VA R2

3、a= at + an =60.52(m/s2)22(2)Ft=mat=3360(N)Fm=mg+m =3266(N)V2 R質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在力F=F0coswti（F0 w均為常量）作用下沿一直線運(yùn)動(dòng)，若t=0時(shí)位置x=0，初速度V0=0，試求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程。（各量均為SI制）ax= = coswt Fm F0mdtdV= coswt F0mV0dV=0t coswt dt FmV= sinwt Fmwdxdt Fmw= sinwtx=0t sinwt dt= (1-coswt) Fmw F0mw2有一輪船質(zhì)量為M，以速度V前進(jìn)，現(xiàn)因發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障而停止工作，若水的 阻力與船速成反比（比例系數(shù)

4、為K）。問(wèn)輪船在發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作后，還能前進(jìn)多遠(yuǎn)？解：f= - KVf= ma= mdtdV- KV= mdtdVt0- dt = mKVV0VdVV=V0e- tmKdtdx =V0e- tmKdx=V0e- t dtmKx= V0e- t dtmK0 tx= (1-e- t)mKKmV0 xm= KmV0=KmV0KmV（V=0時(shí)）或解：- KV= m=m =mVdtdVdxdVdtdxdxdVxm0- dx = mK0V dVxm=KmV 有一輕彈簧，下懸質(zhì)量為1.0 克的物體時(shí)，伸長(zhǎng)量為4.9cm；用這個(gè)彈簧和一個(gè)質(zhì)量為8.0 克的小球構(gòu)成彈簧振子，試求其振動(dòng)周期。解：K= =0.2.N

5、/mmgtT=2 = 0.4=1.26(s) m K以平衡位置為X軸原點(diǎn)，向下為X軸的正向t=0 X0=1.0cm V0= - 5.0cm/sA= = 10-2(m)X0+2V0 2w22tg = - =1V0wX0 = /4X= 10-2 cos(5t+ /4) (m)2XX0X 將倔強(qiáng)系數(shù)分別為K1和K2的兩根輕彈簧串聯(lián)在一起，豎直地懸掛著，下懸質(zhì)量為m的小球，作成一個(gè)在豎直方向振動(dòng)的彈簧振子，試求其振動(dòng)周期。解：K=K1K2K1+K2T=2 =2 (K1+K2) m K m K1K2一質(zhì)量為2.5克的乒乓球，以速度V1=10米/秒飛來(lái)，用板推擋后，又以V2=20米/秒的速度飛出，設(shè)推擋前

6、、后球的運(yùn)動(dòng)方向與板的夾角分別為450與600，如圖：（1）求乒乓球得到的沖量；（2）如撞擊時(shí)間是0.01s，求板施于球上的平均沖力。450600- mV1mV2mVaxyo解：選坐標(biāo)如圖動(dòng)量的增量mV =mV2 mV1= mV2 +( mV1) mV1 和 mV2間的夾角a=750(1)球得到的沖量I= mV =m (V22+V12+2V1V2cos a) =6.14 10-2(牛頓秒)f= =6.14 (牛頓)It(2)某物體上有一變力F作用，它隨時(shí)間變化的關(guān)系如下：在0.1秒內(nèi)，均勻地由0增加到20N；又在以后0.2秒內(nèi)，保持不變；再經(jīng)過(guò)0.1秒，F(xiàn)又從20N均勻的減少到0（1）畫出F

7、- t圖；（2）求這段時(shí)間內(nèi)力的沖量及力的平均值；（3）如果物體的質(zhì)量為3kg，開(kāi)始時(shí)的速度為1m/s，與力的方向一致，問(wèn)在力剛剛變?yōu)榱銜r(shí)，物體的速度為多大？00.10.20.40.320F(N)t(s)解: (1) 如右圖(2) I=6(N s)(3) I=mV mV0V= = =3(m/s)I+mV0m6+3 13F= =15NIt一輛裝煤車以3m/s的速度從煤斗下面通過(guò)，煤粉通過(guò)煤斗以 每秒5噸的速度豎直注入車廂，如果車廂的速度保持不變，車廂與鋼軌間摩擦忽略不計(jì)，求牽引力的大小。解:F= = VdpdtdmdtF = V =5 103 3=1.5 104(N)dmdt 有一水平放置的板，

8、在此板上放有一物體，沿水平方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng) T = 0.5 秒。物體與板之間的摩擦系數(shù)為 0.5 ，試問(wèn)要使此板上的物體不致滑動(dòng)的最大振幅為多少？若將此板改為垂直方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅為 5 cm，要使物體一直保持與板接觸的最大頻率為多少？解：靜摩擦力最大值為 fsmax = N = mg 振動(dòng)時(shí)，最大加速度值：amax = 2A(1) 不打滑條件：板上物體的加速度由靜摩 擦力提供。 有一水平放置的板，在此板上放有一物體，沿水平方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng) T = 0.5 秒。物體與板之間的摩擦系數(shù)為 0.5 ，試問(wèn)要使此板上的物體不致滑動(dòng)的最大振幅為多少？若將此板改為垂直方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅為 5 cm，要使

9、物體一直保持與板接觸的最大頻率為多少？解：靜摩擦力最大值為 fsmax = N = mg 振動(dòng)時(shí)，最大加速度值：amax = 2A(1) 不打滑條件：板上物體的加速度由靜摩 擦力提供。 Fsmax = mamax 有一水平放置的板，在此板上放有一物體，沿水平方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng) T = 0.5 秒。物體與板之間的摩擦系數(shù)為 0.5 ，試問(wèn)要使此板上的物體不致滑動(dòng)的最大振幅為多少？若將此板改為垂直方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅為 5 cm，要使物體一直保持與板接觸的最大頻率為多少？解：靜摩擦力最大值為 fsmax = N = mg 振動(dòng)時(shí)，最大加速度值：amax = 2A(1) 不打滑條件：板上物體的加速度由靜

10、摩 擦力提供。 Fsmax = mamax mg = m2Amax 故：Amax = g/2 = gT2/42 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.032 m 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.032 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： Nmgm 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.03

11、2 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： F合 = mg - NNmgm 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.032 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： F合 = mg - N = mamax Nmgm 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.032 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： F合 = mg - N = mamax = m 2ANmgm 故：Ama

12、x = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.032 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： F合 = mg - N = mamax = m 2A不接觸時(shí)，N = 0Nmgm 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.032 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： F合 = mg - N = mamax = m 2A不接觸時(shí)，N = 0 mg = m2maxANmgm 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.

13、80.52(43.142 ) = 0.032 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： F合 = mg - N = mamax = m 2A不接觸時(shí)，N = 0 mg = m2maxA max = (g/A)1/2Nmgm 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.032 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： F合 = mg - N = mamax = m 2A不接觸時(shí)，N = 0 mg = m2maxA max = (g/A)1/2 = ( 9.8/0.05 )1/2 = 14 rad /sNmgm 故：Amax = g/2 = gT2/42 = 0.59.80.52(43.142 ) = 0.032 m(2) 垂直方向上下振動(dòng)時(shí)，物體在垂直方向 受的力為 ( 向下為正值 )： F合 = mg - N = mamax = m 2A不接觸時(shí)，N = 0 mg = m2maxA max = (g/A)1/2 = ( 9.8/0.05 )1/2 = 14 rad /smax = /2Nmgm