高中物理 4力与运动同步教学课件 粤教版必修1.pptVIP

一 力 加速度 速度的关系牛顿第二定律说明了力与运动的关系 力是改变物体运动状态的原因 即力 加速度 速度变化 物体的运动状态发生变化 合外力和加速度之间的关系是瞬时关系 但速度和加速度之间不是瞬时关系 1 物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向 合力与加速度的大小关系是f合 ma 只要有合力 不管速度是大 还是小 或是零 都有加速度 只有合力为零 加速度才能为零 一般情况下 合力与速度无必然的联系 只有速度变化才与合力有必然的联系 2 合力与物体运动速度同方向时 物体做加速运动 反之物体做减速运动 3 物体所受到合外力的大小决定了物体当时加速度的大小 而物体加速度的大小又是单位时间内速度的变化量的大小 速度的变化率 加速度大小与速度大小无必然的联系 与速度的变化大小也无必然的联系 加速度的大小只与速度的变化快慢有关 4 区别加速度的定义式与决定式定义式 a 即加速度定义为速度变化量与所用时间的比值 而a 揭示了加速度决定于物体所受的合外力与物体的质量 典例1静止在光滑水平面上的物体 受到一个水平拉力 在力刚开始作用的瞬间 下列说法中正确的是 a 物体立即获得加速度和速度b 物体立即获得加速度 但速度仍为零c 物体立即获得速度 但加速度仍为零d 物体的速度和加速度均为零 解析 选b 由牛顿第二定律可知 力是使物体产生加速度的原因 力与加速度具有同时性 所以在力刚开始作用的瞬间 物体立即获得加速度 由 v a t可知 要使静止的物体获得一定的速度必须经过一段时间 故b正确 二 连接体问题连接体问题是我们常遇到的问题 分析时常常用到整体法与隔离法 系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动的问题 系统内的物体的加速度可以相同 也可以不相同 对该类问题处理方法如下 1 隔离法的选取 1 适应情况 求系统内各物体之间的作用力 2 处理方法 把物体从系统中隔离出来 将内力转化为外力 分析物体的受力情况和运动情况 并分别应用牛顿第二定律列方程求解 隔离法是受力分析的基础 应重点掌握 2 整体法的选取 1 适应情况 若系统内各物体具有相同的加速度 且不需要求物体之间的作用力 2 处理方法 把系统内各物体看成一个整体 当成一个质点 来分析整体受到的外力 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 3 整体法 隔离法交替运用原则若系统内各物体具有相同的加速度 且要求物体之间的作用力时 可以先用整体法求出加速度 然后再用隔离法选取合适的研究对象 应用牛顿第二定律求作用力 即 先整体求加速度 后隔离求内力 典例2为了测量木板和斜面间的动摩擦因数 某同学设计了这样一个实验 在小木板上固定一个弹簧测力计 弹簧测力计的质量不计 弹簧测力计下端吊一个光滑的小球 将木板和弹簧测力计一起放在斜面上 当用手固定住木板时 弹簧测力计示数为f1 放手后使木板沿斜面下滑 稳定时弹簧测力计示数为f2 测得斜面倾角为 由以上数据算出木板与斜面间的动摩擦因数 只能用题中给出的已知量表示 解析 把木板 小球 弹簧测力计看成一个整体 应用整体法 木板 小球 弹簧测力计组成的系统 当沿斜面下滑时 它们有相同的加速度 设它们的加速度为a 小球的质量为m球 木板的质量为m木 则可得 m球 m木 gsin m球 m木 gcos m球 m木 a可得 a gsin gcos 隔离小球 对小球应用隔离法 对小球受力分析有 m球gsin f2 m球a 而 m球gsin f1 由 得 f2 m球gcos 由 得 tan 三 牛顿运动定律的瞬时性问题1 a与f合的瞬时对应关系物体在每一瞬间的加速度只决定于这一瞬间的力f 而与这一瞬间之前或之后的合外力无关 2 轻绳 橡皮绳 轻弹簧 轻杆四种理想模型的比较 注意 当物体受力突然变化时 物体的加速度也会瞬间发生变化 但是速度在该瞬间是不变的 因为速度的变化需要过程的积累 典例3如图所示 a b两木块间连一轻质弹簧 a b质量相等 一起静止地放在一块光滑木板上 若将此木板突然抽去 在此瞬间 a b两木块的加速度分别是 a aa 0 ab 2gb aa g ab gc aa 0 ab 0d aa g ab 2g 解析 选a 由题意得 当刚抽去木板时 弹簧还没有来得及恢复形变 所以弹力的大小不变 仍等于物体a的重力大小 对于物体b 受到的力为竖直向下的重力和弹簧竖直向下的弹力的作用 根据牛顿第二定律得到物体b的加速度大小为2g 而对物体a 进行受力分析得 受到竖直向下的重力和弹簧竖直向上的弹力作用 两力不变 合力为零 根据牛顿第二定律得加速度为零 综上所述 本题的正确选项为a 四 牛顿运动定律的临界与极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题时 当物体运动的加速度不同时 物体有可能处于不同的状态 特别是题目中出现 最大 最小 刚好 等词语时 往往会有临界现象 此时要采用假设法或极限分析法 看物体在不同的加速度时 会有哪些现象发生 尽快找出临界点 求出临界条件 1 假设法 分析动力学问题假设法是解物理问题的一种重要方法 用假设法解题 一般依题意从某一假设入手 然后运用物理规律得出结果 再进行适当讨论 从而找出正确答案 这样解题科学严谨 合乎逻辑 而且可以拓宽思路 最常见的是用假设法判定力的方向 方法一 首先假定某力不存在 看物体发生怎样的运动 然后再确定该力应在什么方向物体才会产生题目给定的运动状态 方法二 假定某力沿某一方向 用运动规律进行验算 若算得正值 说明此力与假定的方向相同 否则相反 方法三 在力的作用线上定出坐标轴的正方向 将此力用正号运算 若求得的是正值 说明此力与坐标轴同向 否则相反 2 极限法 分析动力学问题在物体的运动状态变化过程中 往往达到某个特定状态时 有关的物理量将发生突变 此状态叫临界状态 相应的待求物理量的值叫临界值 利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径 也可以说是利用临界条件求解 这类问题的关键在于抓住满足临界值的条件 准确地分析物理过程 进行求解 典例4如图所示 斜面是光滑的 一个质量是0 2kg的小球用细绳吊在倾角为53 的斜面顶端 斜面静止时 球紧靠在斜面上 绳与斜面平行 当斜面以8m s2的加速度向右