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一道选择题的全程解读-牛顿第二定律应用中的图象问题

luyued 发布于 2011-03-03 21:52   浏览 N 次  
例题样本:放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。重力加速度取10m/s2。由两图象可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为

A.m=0.5kg μ=0.4

B. m=1.5kg μ=2/15

C.m=0.5kg μ=0.2

D.m=1kg μ=0.2

1.定位考察内容

力—时间图象,速度—时间图象,牛顿第二运动定律,物体平衡条件。

2.了解命题意图

力—时间图象,速度—时间图象是描述物体受力情况,反映物体运动特点的直观形象表达形式。牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心,是动力学乃至整个物理学的基础,平衡问题是力学的基本问题。以图像为载体命题,不仅可以培养读图识图能力,而且可以提高知识的综合应用能力。

3.确定解题思路

从速度—时间图象上确定物体每一时间段的运动特点,求解匀变速直线运动的加速度;从力—时间图象上确定物体每一时间段的受力特点及受力大小,两个图象对应,建立牛顿第二定律方程和平衡方程,联立求解。

4.搜索使用知识

速度—时间图象描述速度随时间的变化规律,倾斜直线表示物体做匀变速直线运动,水平直线表示物体做匀速直线运动;力—时间图象中的水平线表示物体在该时间段内受力恒定;物体做匀变速直线运动时,加速度恒定;做匀速直线运动时,合外力为零,加速度为零。

5.剖析解题过程

0—2s内,F1=1N,物体处于静止状态,说明物体受静摩擦力的作用;

2s—4s内,物体做匀加速直线运动,a=Δv/Δt=2m/s2,竖直方向上受重力、支持力,且重力等于支持力 ,水平方向上受拉力、摩擦力作用,F2-Ff=ma,F2=3N;

4s—6s内,物体做匀速直线运动,重力等于支持力,F3=Ff=2N,联立以上四式可得,m=0.5kg ,μ=0.4 ,答案A正确。

□ 解题误区提示

①0—2s 内,物体静止受外力F1=1N,外力等于静摩擦力,认为整个过程中摩擦力均为1N;

②认为2s—4s内物体仅受外力,F2=ma求解质量m。

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