高考物理复习 第3章第二节牛顿运动定律的应用课件 沪科版.ppt

第二节牛顿运动定律的应用 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第二节牛顿运动定律的应用 基础知识梳理 基础知识梳理 一 两类基本问题应用牛顿运动定律求解的问题主要有两类 1 已知受力情况求运动情况 2 已知运动情况求受力情况 在这两类问题中 是联系力和运动的桥梁 分析和 分析是解决问题的关键 求解这两类问题的思路可用下图来表示 加速度 受力 运动过程 二 两类基本问题的求解思路1 已知物体的受力情况求物体的运动情况根据物体的受力情况求出物体受到的合外力 然后应用牛顿第二定律f ma求出物体的 再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况 物体的速度 位移或运动时间等 2 已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况 利用运动学公式求出物体的 然后再应用牛顿第二定律f ma求出物体所受的合外力 进一步求出某些未知力 加速度 加速度 思考感悟在计算时 各物理量单位应如何计算 提示 在计算的时候 如果所有的已知量都用同一种单位制中的单位来表示 那么 只要正确地应用物理公式 计算的结果就总是用这个单位制中的单位来表示 而在计算过程中不必所有的物理量都带单位 课堂互动讲练 一 已知受力情况求运动情况根据牛顿第二定律 已知物体的受力情况 可以求出物体的加速度 再知道物体的初始条件 初位置和初速度 根据运动学公式 就可以求出物体在任一时刻的位置和速度 也就可以求解物体的运动情况 常用合成法和正交分解法求加速度 1 合成法若物体只受两个力作用而产生加速度时 根据牛顿第二定律可知 利用平行四边形定则求出的两个力的合外力方向就是加速度方向 特别是两个力互相垂直或相等时 应用力的合成法比较简单 当物体受多个力作用产生加速度时 可以先求出其合力 再应用牛顿第二定律求加速度 2 正交分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时 常用正交分解法 通常是分解力 但在有些情况下分解加速度更简单 1 分解力 一般将物体受到的各个力沿加速度方向和垂直于加速度方向分解 则 f合x ma 沿加速度方向 f合y 0 垂直于加速度方向 2 分解加速度 当物体受的力相互垂直时 沿这两个相互垂直的方向分解加速度 再应用牛顿第二定律列方程求解 有时更简单 名师点睛 物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图3 2 1所示 楼梯口一倾斜的天花板与水平面成 37 角 一装潢工人手持绑着刷子的木杆粉刷天花板 工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上 大小为f 10n 刷子的质量为m 0 5kg 刷子可视为质点 刷子与天花板间的动摩擦因数为0 5 天花板长为l 4m 取sin37 0 6 g 10n kg 试求 1 刷子沿天花板向上运动的加速度大小 2 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间 图3 2 1 答案 1 2m s2 2 2s 二 已知运动情况求受力情况根据物体的运动情况 由运动学公式可以求出加速度 再根据牛顿第二定律可确定物体的受力情况 从而求出未知的力 或与力相关的某些物理量 如动摩擦因数 劲度系数 力的方向等 常用整体法和隔离法处理1 整体法 当系统中各物体的加速度相同时 我们可以把系统内的所有物体看成一个整体 这个整体的质量等于各物体的质量之和 当整体受到的外力f已知时 可用牛顿第二定律求出整体的加速度 这种处理问题的思维方法叫做整体法 2 隔离法 从研究的方便出发 当求系统内物体间相互作用的内力时 常把某个物体从系统中 隔离 出来进行受力分析 依据牛顿第二定律列方程 这种处理连接体问题的思维方法叫做隔离法 名师点睛 处理连接体问题时 整体法与隔离法往往交叉使用 一般的思路是先用整体法求加速度 再用隔离法求物体间的作用力 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 光滑的l型木板p放在固定光滑斜面上 轻质弹簧一端固定在木板上 另一端与置于木板上表面的滑块q相连 如图3 2 2所示 若p q一起沿斜面加速下滑 不计空气阻力 则木板p的受力个数为 a 3b 4c 5d 6 图3 2 2 解析 选a 以整体为研究对象可知a gsin 以滑块为研究对象 设弹簧对滑块的弹力为f 由牛顿第二定律得f mgsin ma f 0即弹簧不产生弹力物体p受到重力 斜面对p的支持力 q对p的压力共3个力的作用 三 临界和极值问题在我们研究的许多运动学问题中 相关的物理量间存在着一定的制约关系 在物体的运动状态变化过程中 往往达到某个特定的状态时 有关的物理量将出现极限或发生突变 此状态就叫做临界状态 相应地 待求解的物理量的值就叫做临界值 利用临界值来作为解题思路的突破口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 名师点睛 能够应用临界值解决的一类题目往往在题目的题干中给出 恰好 最大 最小 至少 等等字眼 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 一个质量为0 2kg的小球用细绳吊在底角 53 的斜面顶端 如图3 2 3所示 斜面静止时 球紧靠在斜面上 绳与斜面平行 不计摩擦 当斜面以10m s2的加速度向左做加速运动时 求绳子的拉力及斜面对小球的弹力 g取10m s2 图3 2 3 答案 2 83n0 经典题型探究 风洞实验室中可产生水平方向的 大小可调节的风力 现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室 小球孔径略大于细杆直径 1 当杆在水平方向上固定时 调节风力的大小 使小球在杆上做匀速运动 这时小球所受的风力为小球所受重力的0 5倍 求小球与杆间的动摩擦因数 2 保持小球所受风力不变 使杆与水平方向间夹角为37 并固定 则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少 sin37 0 6 cos37 0 8 思路点拨 物体受到多个力作用时常采用正交分解法求解 图3 2 4 规律总结 选哪个方向为x轴的正方向 所得的结果都是一样的 但在选坐标系时 为使解题方便 应使尽量多的力在坐标轴上 以减少分解的矢量个数 互动探究1在第 2 问中 球与杆间无相互作用力时 风力是重力的几倍 如图3 2 5所示 光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块 其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连 木块间的最大静摩擦力是 mg 现用水平拉力f拉其中一个质量为2m的木块 使四个木块以同一加速度运动 则轻绳对m的最大拉力为多少 图3 2 5 思路点拨 解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时 物体a b间和物体c d间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力 规律总结 当求各部分之间的作用力时一定要用隔离法 考虑解题的方便有两个原则 一是选出的隔离体方程中应包含所求的未知量 二是在独立方程的个数等于未知量的前提下 隔离体的数目应尽可能少 互动探究2例2中 木块d受到的摩擦力是多少 满分样板12分 如图3 2 6所示 在光滑的水平面上停放着小车b 车上左端有一小物体a a和b之间的接触面前一段光滑 后一段粗糙 且后一段的动摩擦因数 0 4 小车长l 2m a的质量ma 1kg b的质量mb 4kg 现用12n的水平力f向左拉动小车 当a到达b的最右端时 两者速度恰好相等 求a和b间光滑部分的长度 g取10m s2 图3 2 6 思路点拨 利用隔离法分别对小车b与小物体a进行受力分析 再由牛顿第二定律求解两者的加速度 由运动学规律及题中已知的速度与位移之间存在的关系列方程求解 答案 0 8m 误区警示 对小物体a与小车b的受力分析容易出错 而导致对运动状态的分析错误 开始阶段 由于小物体水平方向不受外力 故小物体a应处于静止状态 当小物体a进入粗糙部分后 由于两者发生了相对滑动 则小车b的受力发生了变化 对应的加速度也发生变化 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 如图3 2 7所示为一水平传送带装置示意图 紧绷的传送带ab始终保持恒定的速率v 1m s运行 一质量为m 4kg的行李无初速度地放在a处 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 设行李与传送带之间的动摩擦因数 0 1 a b间的距离l 2m g取10m s2 图3 2 7 1 求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小 2 求行李做匀加速直线运动的时间 3 如果提高传送带的运行速率 行李就能被较