牛顿运动定律的应用[例 1]如图 3—6—2 所示,质量为 4 kg 的物体静止于水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为 0.5,物体受到大小为 20 N,与水平方向成30°角斜向上的拉力 F 作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的加速度是多大?(g取 10 m/s2)解析:以物体为研究对象,其受力情况如图 3—6—3 所示,建立平面直角坐标系把 F 沿两坐标轴方向分解,则两坐标轴上的合力分别为物体沿水平方向加速运动,设加速度为a,则x轴方向上的加速度ax=a,y轴方向上物体 没 有 运 动 , 故 ay = 0 , 由 牛 顿 第 二 定 律 得所以又有滑动摩擦力以上三式代入数据可解得物体的加速度 a=0.58 m/s2.小结:当物体的受力情况较复杂时,根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系,利用正交分解法来解.[例 2]一斜面 AB 长为 10 m,倾角为30°,一质量为2 kg 的小物体(大小不计)从斜面顶端 A 点由静止开始下滑,如图 3—6—4所示(g取 10 m/s2)(1)若斜面与物体间的动摩擦因数为 0.5,求小物体下滑到斜面底端 B 点时的速度及所用时间.(2)若给小物体一个沿斜面向下的初速度,恰能沿斜面匀速下滑,则小物体与斜面间的动摩擦因数 μ 是多少?解析:(1)以小物体为研究对象,其受力情况如图 3—6—5所示,建立直角坐标系,把重力G沿x轴和y轴方向分解:小物体沿斜面即x轴方向加速运动 , 设 加速度为a,则ax=a,物体在y轴方向没有发生位移,没有加 速度则a y=0,由牛顿 第二定律得,所以又所以用心 爱心 专心图 3—6—3图 3—6—4图 3—6—5yNyxxmaGFFmaFGF12cossinmgFmaFmgN 图 3—6—2 设小物体下滑到斜面底端时的速度为v,所用时间为t,小物体由静止开始匀加速下滑,由得由得 (2)小物体沿斜面匀速下滑时,处于平衡状态,其加速度a=0,则在图 3—6—5的直角坐标中,由牛顿第二定律,得又所以,小物体与斜面间的动摩擦因数小 结 : 若 给 物 体 一 定 的 初 速 度 , 当 μ = tgθ 时 , 物 体 沿 斜 面 匀 速 下 滑 ; 当 μ >tgθ(μmgcosθ>mgsinθ)时,物体沿斜面减速下滑;当 μ<tgθ(μmgcosθ<mgsinθ)时,物体沿斜面加速下滑.[例 3]静止在水平地面上的物体的质量为 2 kg,在水平恒力 F 推动下开始运动,4 s 末它的速度达到 4 m/s,此时将 F 撤去,又经 6 s 物体停下来,...