例题:
【力学计算题】
问题:一个质量为5kg的物体在水平地面上受到一个大小为20N的水平外力,求物体加速度的大小和方向。
已知:物体的质量为5kg,水平外力为20N
求:物体的加速度大小和方向
解:根据牛顿第二定律,物体所受的合力为:
F合 = F = 20N
物体的质量为5kg,所以物体的加速度为:
a = F合 / m = 4m/s²
方向与外力方向相同。
【相关例题】
问题:一个质量为1kg的物体在斜面顶端受到一个沿斜面向下的推力F=10N,物体与斜面间的动摩擦因数为0.3,斜面的倾角为37°,求物体加速度的大小和方向。
已知:物体的质量为1kg,斜面的倾角为37°,推力为10N
求:物体的加速度大小和方向
解:物体受到重力、推力、斜面的支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
F合 = F - mgsinθ - μmgcosθ = 10 - 19.8sin37° - 0.319.8cos37° = 2.6N
物体的加速度为:a = F合 / m = 2.6 / 1 = 2.6m/s²
方向沿斜面向下。
【例题】:
在某次足球比赛中,一队员踢出了一球,该队员的质量为50kg,该队员将球踢出时的速度为15m/s,求:
(1)足球被踢出时的动能;
(2)足球离开脚后,还能运动多远?
【分析】:
(1)根据动能定义式求出足球被踢出时的动能;
(2)根据动能定理求出足球离开脚后,还能运动多远。
【解答】:
(1)足球被踢出时的动能为:$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2} = \frac{1}{2} \times 50 \times 15^{2}J = 2175J$;
(2)根据动能定理得:$W_{F} - W_{G} = \Delta E_{k}$,即:$W_{F} - mgh = \frac{1}{2}mv^{2}$,其中$W_{F}$为人对足球做的功,$h$为足球被踢出时的高度,由于足球被踢出时的高度未知,所以无法求出足球离开脚后还能运动多远。
【说明】:本题是一道力学计算题,考查了动能和动能定理的应用,难度适中。
例题一:
问题:一个质量为5kg的物体在水平地面上受到一个大小为20N的水平外力,求物体加速度的大小和方向。
已知:物体的质量为5kg,水平外力为20N
公式:$a = \frac{F}{m}$
解得:物体的加速度大小为4m/s^2,方向与外力方向相同。
例题二:
问题:一个质量为10kg的物体在斜面上受到一个大小为25N的沿斜面向上的外力,求物体加速度的大小和方向。
已知:物体的质量为10kg,斜面的倾角为30°,外力为25N
公式:$a = \frac{Fcos\theta - mg\sin\theta}{m}$
解得:物体的加速度大小为2m/s^2,方向沿斜面向上。
力学常见问题:
1. 物体在水平面上受到一个拉力作用,物体做匀加速直线运动,已知加速度大小为2m/s^2,求拉力的大小和方向。
2. 物体在斜面上受到一个推力作用,物体做匀加速直线运动,已知加速度大小为3m/s^2,斜面的倾角为30°,求推力的大小和方向。
3. 物体在斜面上受到一个重力作用,物体做匀速直线运动,已知斜面的倾角为30°,求重力沿斜面向下的分力的大小和方向。
4. 物体在斜面上受到一个摩擦力作用,物体做匀减速直线运动,已知加速度大小为4m/s^2,斜面的倾角为45°,求摩擦力的大小和方向。
5. 物体在竖直面上受到一个拉力作用,物体做匀速圆周运动,已知拉力大小为10N,求向心力的方向和大小。
