2018-2019学年教科版必修1 第三章 第5节 牛顿运动定律的应用1 攻克动力学的两类基本问题 学案
2018-2019学年教科版必修1 第三章 第5节 牛顿运动定律的应用1 攻克动力学的两类基本问题 学案第2页



  例题1 如图所示,在足够大的粗糙水平面上,有一直角坐标系,在坐标原点处有一物体,质量m=5kg,物体和水平面间的动摩擦因数为μ=0.08,物体受到沿坐标轴的三个恒力F1、F2、F3的作用而静止于水平面,其中F1=3 N,方向沿x轴正方向;F2=4 N,方向沿y轴负方向;F3沿x轴负方向,大小未知,从t=0时刻起,F1停止作用,到第2秒末,F1再恢复作用,同时F2停止作用,物体与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度的大小g=10 m/s2。

  (1)判断F3的大小是否一定等于3 N;(要求有必要的计算推理过程)

  (2)求物体静止时受到的摩擦力的大小和方向;

  (3)求第2 s末物体速度的大小;

  (4)求第4 s末物体所处的位置坐标。

  思路分析:(1)物体处于平衡状态时:物体受到的摩擦力为静摩擦,方向未知,大小范围为0~4 N;最大静摩擦力为=μmg=4 N,要确定摩擦力的大小方向,先确定F3的大小;设F3≠F1,则F1、F2、F3三个力的合力大于=4 N,则物体不可能平衡,故F1=F3是必然的;故F3=3 N,方向沿x轴负方向;

  (2)物体静止时沿y轴受力平衡,则物体此时所受的静摩擦力的大小必为Ff=F2=4 N;Ff的方向为沿y轴正方向;

  (3)撤除F1后,物体的受力分析如图所示:撤除F1后,物体受主动力F2、F3作用,F2、F3的合力F23==5 N>=4 N,方向沿OA方向,则物体立即有沿OA运动的趋势,故摩擦力方向立即变为OA的反方向,且摩擦力为滑动摩擦力,大小为4 N,在0~2 s内,物体所受合外力为F=1 N,方向与-y轴成37°角,与-x轴成53°角,

物体的加速度为a1==0.2 m/s2,