高考物理一轮复习 第3章 第3课时 牛顿第2定律运动学之间的结合课件 粤教版.ppt

广州出版社 2015年五羊高考 高考总复习物理 课件 2015年五羊高考物理复习 第3课时牛顿第二定律与运动学之间的结合 课前自主解读 1 动力学方法将牛顿运动定律与运动学规律结合在一起解决问题的方法称为动力学方法 1 牛顿第二定律 2 运动学规律2 两类动力学问题 1 已知物体受力情况 求解物体运动情况 根据物体受力情况合成求解合外力 然后根据牛顿第二定律求解加速度 最后根据运动学公式求解物体运动情况 如 求解速度 位移 时间等 2 已知物体运动情况 求解物体受力情况 根据物体运动情况 应用运动学公式求解物体加速度 然后应用牛顿第二定律求解物体所受的合外力 最后根据力的合成 分解求解物体所受的某些力 课堂主题互动 例题1 如图所示 水平传送带两轮a b间距l 8m 传送带以速度v 1 0m s沿顺时针方向匀速传动 现有一旅行包以水平速度v0 3 0m s由a端滑上传送带 设旅行包与传送带间动摩擦因数为 0 20 则旅行包在传送带上 a 先加速后匀速b 一直加速c 一直减速d 先减速后匀速 主题一 已知物体受力情况 求解物体运动情况 d 变式1 如图所示 物块以水平初速度v0 4m s从左端滑上水平传送带 传送带沿逆时针方向匀速运行 运行速率为3m s 已知两皮带轮间距为l 6m 物体与传送带间的动摩擦因数 0 1 g取10m s2 则 a 物块将从传送带右端离开b 物块将从传送带左端离开c 物块离开传送带时速度为2m sd 物块离开传送带时速度为3m s 主题一 已知物体受力情况 求解物体运动情况 ac 例题2 如图所示 传送带以v 10m s的速度沿逆时针方向传动 传送带与水平方向夹角为 370 传送带上 下端间距为l 10m 设物块与传送带间摩擦因数为 现将物块从上端a无初速地释放 则物块到达底端时间为多少 1 当 0 5时 2 当 0 75时 主题一 已知物体受力情况 求解物体运动情况 解析 1 刚释放时 得a1 10m s2物块速度等于传送带速度时 得t1 1s 得s1 5m由于 故物块继续加速下滑 物块所受的摩擦力方向变成沿斜面向上 得a2 2 0m s2 得t2 0 48s故s 2 刚释放时 得m s2物块速度等于传送带速度时 得 s 得 m由于 故物块随传送带匀速向下运行 得s 故s 主题一 已知物体受力情况 求解物体运动情况 主题二 已知物体运动情况 求解物体受力情况 例题3 如图 甲 所示 质量为m 0 5kg 初速度v0 10m s的物体 受到一个与初速度v0方向相反的外力f作用 沿粗糙的水平面滑动 物体与地面间的动摩擦因数为 经3s后撤去外力 直到物体停止 整个过程物体的v t图象如图 乙 所示 取g 10m s2 则 a 0 7s内物体做匀减速直线运动b 物体受到的摩擦力方向向右c 动摩擦因数 0 1d 外力f大小为1 5n c 变式2 单选 如图所示 倾角为 的传送带沿逆时针方向以加速度a加速转动时 小物体a与传送带相对静止 重力加速度为g 则 a 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用b 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用c 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用d 无论a为多大 a都受沿传送带向上的静摩擦力作用 主题二 已知物体运动情况 求解物体受力情况 点拨 当加速度为a gsin 时 仅由下滑力即可 当a gsin 时 除下滑力外还需要摩擦力沿斜面向下 b 例题4 如图 甲 所示 一质量为m 2 0kg的物体静止在水平面上 物体与水平面间的动摩擦因数为 0 20 从t 0时刻起 物体受到水平方向的力f的作用而开始运动 8s内f随时间t变化的规律如图 乙 所示 g取10m s2 求 1 4s末物体速度的大小 2 在图 丙 的坐标系中画出物体在8s内的v t图象 要求计算出相应数值 主题三 动力学方法在多个单向运动问题中的应用 图 甲 图 丙 图 乙 解析 1 设物体做匀加速直线运动加速度为a1 4s末速度为v1 由牛顿第二定律f1 mg ma1 得a1 3m s2v1 a1t1 12m s 2 由图 乙 知 在4 5s内 物体受到水平力f的大小不变 方向反向 设加速度大小为a2 5s末速度为v2f2 mg ma2 得a2 7m s2v2 v1 a2t2 5m 由图 乙 知 5 8s内物体只受摩擦力f作用 设加速度为a3 末速度为v3 mg ma3 得a3 2m s2t3 2 5s在t 7 5s时物体停止运动 v3 0 物体运动的v t图象如图 丁 所示 主题三 动力学方法在多个单向运动问题中的应用 图 丁 变式3 如图所示 一儿童玩具静止在水平地面上 一个幼儿沿与水平面成53 角的恒力拉着它沿水平面运动 已知拉力f 4 0n 玩具的质量m 0 5kg 经过时间t 2 0s 玩具移动了距离s 4 8m 这时幼儿松开手 玩具还能运动多远 取g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 主题三 动力学方法在多个单向运动问题中的应用 解析 该玩具有两段运动过程 第一段在拉力作用下加速前进过程 第二段仅在滑动摩擦力作用下的减速过程 加速过程中 s a1t12 v1 a1t1在竖直方向上n fsin53 mg 0在水平方向上fcos53 f ma1 f n得a1 2 4m s2 v1 4 8m s 在撤掉外力f后 mg ma2 a2 g 玩具还能运动距离0 v12 2 gs2 得s2 1 73m 主题三 动力学方法在多个单向运动问题中的应用 主题四 动力学方法在往返运动中的应用 例题5 如图所示 在倾角为 的足够长的光滑斜面上 长木板上有一质量为2m的小铁块 视为质点 以相对地面的初速度v0从长木板的上端沿长木板向下滑动 同时对长木板在沿斜面向上的某恒定拉力作用下始终作速度为v的匀速运动 已知v0 v 小铁块最终跟长木板一起向上做匀速运动 已知小铁块与木板间的动摩擦因数为 已知 tan 试求 1 小铁块在长木板上滑动时的加速度 2 若长木板足够长 求铁块与长木板相对滑行时间 解析 1 设小铁块的加速度大小为a 据牛顿第二定律 得a g cos sin 因为 tan 所以小铁块加速度沿斜面向上 2 小铁块先沿斜面向下做匀减速直线运动 其速度为零时加速度方向仍沿斜面向上 继而沿斜面向上做匀加速直线运动 设最终获得稳定速度v 经t后小铁块达到稳定速度 则 v v0 at 得另一解法 可分两个阶段求解铁块运动时间 铁块减速过程 0 v0 at1 得铁块加速过程 v at2 得故t t1 t2 得 主题四 动力学方法在往返运动中的应用 例题5 变式4 光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的l形滑板 平面部分足够长 质量为4m 距滑板的a壁为l1距离的b处放有一质量为m 大小不计的小物块 物块与板面的摩擦不计 初始时刻 滑板与物块都静止 假设物块始终会受到一水平向右的恒力f 试求 1 释放小物块 第一次与滑板a壁碰前物块的速度v1 2 若物块与a壁碰后相对水平面的速度大小为碰前速率的0 6倍 则物块在第二次跟a碰撞之前 滑板相对于水平面的速度v2和物块相对于水平面的速度v3 主题四 动力学方法在往返运动中的应用 变式4 解析 1 释放小物块 物块在电场力作用下水平向右运动 此时 滑板保持静止 对于小物块 由动能定理得 2 若碰后小物块仍沿原方向 则mv1 m 0 6v1 4mv2 得v2 0 1v1 0 6v1 不合实际 舍去 若碰后小物块沿反弹方向 则mv1 m 0 6v1 4mv2 得v2 0 4v1碰撞后滑板以v2向右匀速运动 物体先向左减速 再向右加速 直到与档板发生第二次碰撞 从第一次碰撞到第二次碰撞时 物块与滑板位移相等 时间相等 故两者平均速度相等 主题四 动力学方法在往返运动中的应用 课外演练 1 某消防队员从一平台上跳下 下落2m后双脚触地 接着他用双脚弯曲的方法缓冲 使自身重心又下降了0 5m 则在着地的过程中地面对他的双脚的平均作用力估计为 a 自身所受重力的2倍b 自身所受重力的10倍c 自身所受重力的8倍d 自身所受重力的5倍 d 课外演练 2 一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行 现将一块木炭无初速度地放在传送带的最左端 木炭在传送带上将会留下一段黑色的痕迹 则 a 褐色的痕迹将出现在木炭的左侧b 木炭的质量越大 痕迹的长度越短c 传送带运动的速度越大 痕迹的长度越短d 木炭与传送带间动摩擦因数越大 痕迹的长度越短 d 3 如图 甲 所示 静止在光滑水平面上o点的物体 从t 0开始物体受到如图 乙 所示的水平力作用 设向右为f的正方向 则物体 a 一直向左运动b 一直向右运动c 一直匀加速运动d 在o点附近左右运动 课外演练 b 课外演练 4 质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 2 从t 0时刻开始 物体受到方向不变 大小呈周期性变化的水平拉力f的作用 f随时间t的变化规律如图3 4所示 重力加速度g取10m s2 设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等 则 a 0 3s内 物体匀速运动b 0 3s内 物体保持静止c 6s 9s内 物体匀速运动d 6s 9s内 物体保持静止 bc 5 如图3 5 甲 所示 在粗糙的水平面上 物块a在水平向右的外力f的作用下做直线运动 其v t图象如图 乙 中实线所示 下列判断中正确的是 a 在0 1s内 外力f不断变化b 在1 3s内 外力f的大小恒定c 在3 4s内 外力f不断减小d 在3 4s内 外力f不断增大 课外演练 bc 课外演练 6 如图所示 某物块以初速度v0沿足够长的固定斜面上滑 斜面倾角为 物块与该斜面间的摩擦因数 tan 下图 乙 表示该物块的速度v和所受摩擦力ff随时间t变化的图线 以初速度v0的方向为正方向 中可能正确的是 ac 课外演练 7 一个质量为4kg的物体静止在足够大的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数 0 2 从t 0开始 物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力f作用 力f随时间t的变化规律如图所示 g取10m s2 求 1 在2s 4s时间内 物体从减速运动到停止不动所经历的时间 2 0 6s内物体的位移大小 课外演练 课外演练 8 如图所示 质量m 10kg的木楔静置于粗糙的水平地面上 木楔与地面间的动摩擦因数 0 02 在木楔的倾角为 30 的斜面上 有一质量m 1 0kg的物块由静