高中物理 第四章 牛顿运动定律 微型专题 用牛顿运动定律解决几类典型问题（一）课件 新人教版必修1.ppt

微型专题用牛顿运动定律解决几类典型问题 一 第四章牛顿运动定律 学习目标 1 会结合图象解决动力学问题 2 会对传送带上的物体进行受力分析 能正确解答传送带上的物体运动问题 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 重点探究 一 动力学的图象问题 1 常见的图象形式在动力学与运动学问题中 常见 常用的图象是位移图象 x t图象 速度图象 v t图象 和力的图象 f t图象 等 这些图象反映的是物体的运动规律 受力规律 而绝非代表物体的运动轨迹 2 图象问题的分析方法遇到带有物理图象的问题时 要认真分析图象 先从它的物理意义 点 线段 斜率 截距 交点 拐点 面积等方面了解图象给出的信息 再利用共点力平衡 牛顿运动定律及运动学公式解题 a 0 5kg 0 4b 1 5kg c 0 5kg 0 2d 1kg 0 2 例1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的关系如图1甲所示 物块速度v与时间t的关系如图乙所示 取重力加速度g 10m s2 由这两个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 分别为 答案 解析 甲乙图1 解析由f t图和v t图可得 物块在2 4s内所受外力f 3n 物块做匀加速运动 a 2m s2 f ff ma 即3 10 m 2m 物块在4 6s所受外力f 2n 物块做匀速直线运动 则f ff mg 即10 m 2 由 解得m 0 5kg 0 4 故a选项正确 针对训练1如图2甲所示 质量为m 2kg的物体在水平面上向右做直线运动 过a点时给物体作用一个水平向左的恒力f并开始计时 选水平向右为速度的正方向 通过速度传感器测出物体的瞬时速度 所得vt图象如图乙所示 重力加速度g 10m s2 求 1 力f的大小和物体与水平面间的动摩擦因数 答案 解析 答案3n0 05 图2 解析设物体向右做匀减速直线运动的加速度大小为a1 则由vt图象得a1 2m s2根据牛顿第二定律 有f mg ma1设物体向左做匀加速直线运动的加速度大小为a2 则由vt图象得a2 1m s2根据牛顿第二定律 有f mg ma2 联立解得f 3n 0 05 答案在a点左边2m 2 10s末物体离a点的距离 答案 解析 解析设10s末物体离a点的距离为d d应为vt图象与横轴所围的面积 解决此类题的思路 从v t图象上获得加速度的信息 再结合实际受力情况 利用牛顿第二定律列方程 二 传送带问题 1 模型特征一个物体以速度v0 v0 0 在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做 传送带 模型 2 特点 传送带运输是利用货物和传送带之间的摩擦力将货物运送到别的地方去 它涉及摩擦力的判断 运动状态的分析和运动学知识的运用 3 解题思路 1 判断摩擦力突变点 含大小和方向 给运动分段 2 物体运动速度与传送带运行速度相同 是解题的突破口 3 考虑物体与传送带共速之前是否滑出 1 如果传送带长度l1 4 5m 求经过多长时间物块将到达传送带的右端 例2如图3所示 水平传送带正在以v 4m s的速度匀速顺时针转动 质量为m 1kg的某物块 可视为质点 与传送带之间的动摩擦因数 0 1 将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上 g取10m s2 解析 图3 答案 答案3s 解析物块放到传送带上后 在滑动摩擦力的作用下先向右做匀加速运动 由 mg ma得a g 1m s2 若传送带足够长 匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向右做匀速运动 因为4 5m 8m 所以物块一直加速 解析因为20m 8m 所以物块速度达到传送带的速度后 摩擦力变为0 此后物块与传送带一起做匀速运动 2 如果传送带长度l2 20m 求经过多长时间物块将到达传送带的右端 答案7s 故物块到达传送带右端的时间t t1 t2 7s 答案 解析 分析水平传送带问题的注意事项当传送带水平运动时 应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化 摩擦力的突变 常常导致物体的受力情况和运动性质的突变 静摩擦力达到最大值 是物体和传送带恰好保持相对静止的临界状态 滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间 因此两物体的速度达到相同时 滑动摩擦力要发生突变 滑动摩擦力为0或变为静摩擦力 针对训练2 多选 如图4甲为应用于机场和火车站的安全检查仪 用于对旅客的行李进行安全检查 其传送装置可简化为如图乙模型 紧绷的传送带始终保持v 1m s的恒定速率运行 旅客把行李 可视为质点 无初速度地放在a处 设行李与传送带之间的动摩擦因数 0 1 a b间的距离为l 2m g取10m s2 若乘客把行李放到传送带的同时也以v 1m s的恒定速率平行于传送带运动到b处取行李 则a 乘客与行李同时到达b处b 乘客提前0 5s到达b处c 行李提前0 5s到达b处d 若传送带速度足够大 行李最快也要2s才能到达b处 解析 答案 图4 解析行李放在传送带上 传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动 随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动 达标检测 1 2 3 4 1 图象问题 质量为0 8kg的物体在一水平面上运动 如图5所示 a b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v t图线 则拉力和摩擦力之比为 答案 解析 图5 a 9 8b 3 2c 2 1d 4 3 1 2 3 4 解析由题可知 题图中图线a表示的为仅受摩擦力时的运动图线 加速度大小a1 1 5m s2 图线b表示的为受水平拉力和摩擦力的运动图线 加速度大小a2 0 75m s2 由牛顿第二定律得ma1 ff ma2 f ff 解得 2 传送带问题 如图6所示 足够长的水平传送带以v0 2m s的速率顺时针匀速运行 t 0时 在最左端轻放一个小滑块 t 2s时 传送带突然制动停下 已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为 0 2 取g 10m s2 下列关于滑块相对地面运动的v t图象正确的是 解析 答案 图6 1 2 3 4 1 2 3 4 解析刚被放在传送带上时 滑块受到滑动摩擦力作用做匀加速运动 a g 2m s2 滑块运动到与传送带速度相同需要的时间t1 1s 然后随传送带一起匀速运动的时间t2 t t1 1s 当传送带突然制动停下时 滑块在传送带摩擦力作用下做匀减速运动直到静止 a a 2m s2 运动的时间t3 1s 选项b正确 1 2 3 4 3 传送带问题 如图7所示 物块在静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑时 传送带突然启动 方向如图中箭头所示 在此传送带的速度由零逐渐增加到2v0后匀速运动的过程中 下列分析正确的是a 物块下滑的速度不变b 物块开始在传送带上加速到2v0后匀速c 物块先向下匀速运动 后向下加速 最后沿传送带向下匀速运动d 物块受的摩擦力方向始终沿斜面向上 解析 答案 图7 1 2 3 4 解析在传送带的速度由零逐渐增加到v0的过程中 物块相对于传送带下滑 故物块受到的滑动摩擦力仍然向上 故这段过程中物块继续匀速下滑 在传送带的速度由v0逐渐增加到2v0过程中 物块相对于传送带上滑 物块受到的滑动摩擦力沿传送带向下 物块加速下滑 当物块的速度达到2v0时 物块相对传送带静止 随传送带匀速下滑 故选项c正确 1 2 3 4 4 图象问题 在平直公路上有a b两辆汽车 质量均为6 0 103kg 运动时所受阻力均为车重的它们的v t图象分别如图8中a b所示 求 g取10m s2 1 a车的加速度aa和牵引力fa 解析由题图可得a车匀加速运动