《夺冠之路》福建专用高三物理一轮复习 第3章第3课时 动力学两类基本问题课件 鲁科版.ppt

2012高三物理复习课件 导与练福建 第3章第三课时动力学两类基本问题 1 通过复习进一步掌握物体的受力分析 运动学基本规律和牛顿第二定律 2 理解并灵活应用牛顿第二定律解决动力学的两类基本问题 3 知道连接体 掌握连接体问题的处理方法 1 两类基本问题 1 运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型 即动力学的两类基本问题 已知物体的受力情况 求物体的运动情况 如果已知物体的受力情况 可以由牛顿第二定律求出物体运动的加速度 再利用运动学公式就可以确定物体的运动情况 已知物体的运动情况 求物体的受力情况如果已知物体的运动情况 根据运动学公式求出物体的加速度 再利用牛顿第二定律确定物体的受力情况 2 动力学问题的一般解题步骤 确定研究对象 明确物理过程 分析研究对象的受力情况和运动情况 必要时画好受力示意图和运动过程示意图 关键环节 根据牛顿第二定律和运动学公式列方程 合力的求解常用合成法或正交分解法 要特别注意公式中各矢量的方向及正负号的选择 求解 检验 必要时讨论 利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的 桥梁 作用 将运动学规律和牛顿第二定律相结合 寻找加速度和未知量的关系 是解决这两类问题的思考方向 2 连接体问题 1 连接体与隔离体 两个或几个物体相连接组成的物体系统为连接体 如果把其中某个物体隔离出来 该物体即为隔离体 2 外力和内力 如果以物体系统为研究对象 受到系统之外的物体的作用力 这些力是该系统受到的外力 而系统内各物体间的相互作用力为内力 应用牛顿第二定律列方程不考虑内力 如果把某物体隔离出来作为研究对象 则这些内力将转换为隔离体的外力 3 连接体的处理方法 整体法 连接体和各物体如果有共同的加速度 求加速度可把连接体作为一个整体 运用牛顿第二定律列方程求解 隔离法 如果要求连接体间的相互作用力 必须隔离出其中一个物体 对该物体应用牛顿第二定律求解 此方法为隔离法 隔离法解题时要注意判明每一隔离体的运动方向和加速度方向 对应学生用书第36页 1 伽利略在著名的斜面实验中 让小球分别沿倾角不同 阻力很小的斜面从静止开始滚下 他通过实验观察和逻辑推理 得到的正确结论有 b a 倾角一定时 小球在斜面上的位移与时间成正比b 倾角一定时 小球在斜面上的速度与时间成正比c 斜面长度一定时 小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关d 斜面长度一定时 小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关 2 刹车线是指汽车刹车后 停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹 刹车线的长度s既与汽车开始刹车时的速度v有关 也与汽车轮胎和路面间的动摩擦因数 有关 如图为某种汽车在地面 和地面 上刹车时 s与v2的关系图象 若用 1 2分别表示汽车轮胎和地面 间的动摩擦因数 则关于 1和 2的大小关系 下列判断正确的是 c a 1 2b 1 2c 1 2d 条件不足 无法判断 3 如图所示 物体的质量m 4kg 与水平地面间的动摩擦因数为 0 2 在倾角为37 大小为10n的恒力f的作用下 由静止开始加速运动 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 试求 1 物体运动的加速度大小a 2 若t1 5s时 撤去恒力f 物体还能继续滑行的距离和时间 解析 1 物体在加速运动时 受力分析如图所示 由牛顿第二定律得 fcos37 f mafsin37 n mgf n由以上三式可得 a 0 3m s2 2 撤去f时 物体的速度v at1 1 5m s撤去f后 物体减速的加速度大小a g 0 2 10m s2 2m s2 由0 v a t2得 t2 0 75s 由s2 t2得 s2 0 5625m 答案 1 0 3m s2 2 0 5625m0 75s 2 解答方法 1 明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的 找出相邻过程的联系点 再分别研究每一个物理过程的运动性质 2 根据问题的要求和计算方法 确定研究对象 进行分析 并画出示意图 图中应注明力 速度 加速度的符号和方向 对每一个力都明确施力物体和受力物体 以免分析力时有所遗漏或无中生有 3 应用牛顿运动定律和运动学公式求解 通常先用表示物理量的符号运算 解出所求物理量的表达式 然后将已知物理量的数值及单位代入 通过运算求结果 1 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 2 无论是哪种情况 联系力和运动的 桥梁 是加速度 答案 1 0 2 2 3s 本题是典型的动力学问题 熟练掌握物体的受力分析 运动学方程 牛顿运动定律是求解的关键 动力学中加速度的正确运算是动力学问题的前提 针对训练11 如图所示 质量m 0 1kg的有孔小球穿在固定的足够长的斜杆上 斜杆与水平方向的夹角 37 球与杆间的动摩擦因数 0 5 小球受到竖直向上的恒定拉力f 1 2n后 由静止开始沿杆斜向上做匀加速直线运动 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 小球的加速度 2 最初2s内小球的位移 答案 1 0 4m s2 2 0 8m 动力学中的连接体问题连接体问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动的问题 连接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 连接体的加速度不相同 且需要求物体之间的作用力 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 连接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 把连接体看成一个整体 当成一个质点 来分析受到的外力 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 若已知系统外力 先用整体法求出加速度 然后用隔离法求物体间的相互作用力 若已知相互作用力 先用隔离法求加速度 然后用整体法求系统外力 例2 2011年河南省平顶山新乡许昌三市调研 如图所示 固定在水平面上的斜面倾角 37 长方体木块a的mn面上钉着一颗小钉子 质量m 1 5kg的小球b通过一细线与小钉子相连接 细线与斜面垂直 木块与斜面间的动摩擦因数 0 50 现将木块由静止释放 木块将沿斜面下滑 求在木块下滑的过程中小球对木块mn面的压力 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 解析 由于木块与斜面间有摩擦力的作用 所以小球b与木块间有压力的作用 并且它们以共同的加速度a沿斜面向下运动 将小球和木块看作一个整体 设木块的质量为m 根据牛顿第二定律可得 m m gsin m m gcos m m a代入数据得a 2 0m s2选小球为研究对象 设mn面对小球的作用力为f 根据牛顿第二定律有mgsin f ma代入数据得f 6 0n根据牛顿第三定律 小球对mn面的压力大小为6 0n 方向沿斜面向下 答案 6 0n 方向沿斜面向下 针对训练21 两个叠放在一起的滑块 置于固定的 倾角为 的斜面上 如图所示 滑块a b的质量分别为m m a与斜面间的动摩擦因数为 1 b与a之间的动摩擦因数为 2 已知两滑块都从静止开始以相同的加速度沿斜面滑下 则滑块b受到的摩擦力 a 等于零b 方向沿斜面向下c 大小等于 1mgcos d 大小等于 2mgcos 解析 以滑块b为研究对象 对其受力分析如图所示 由于所求的摩擦力是未知力 可假设b受到a对它的摩擦力沿斜面向下 由牛顿第二定律得mgsin fb ma 对a b整体进行受力分析 由牛顿第二定律得 m m gsin 1 m m gcos m m a 联立 式得fb 1mgcos 式中负号表示fb的方向与规定的正方向相反 即沿斜面向上 所以选项c正确 答案 c 考点一 动力学两种基本问题的处理 例1 基础题 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 如图所示 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 则小球从静止滑下距离s所需时间为多少 sin37 0 6 cos37 0 8 考点二 连接体问题的应用 例2 综合题 如图所示 倾角为 的光滑斜面固定在水平地面上 质量为m的物块a叠放在物体b上 物体b的上表面水平 当a随b一起沿斜面下滑时 a b保持相对静止 求b对a的支持力n和摩擦力f 解析 当a随b一起沿斜面下滑时 物块a受到竖直向下的重力mg b对a竖直向上的支持力n和水平向左的摩擦力f的作用而一起做加速运动 如图 甲 设b的质量为m 以a b为整体 根据牛顿第二定律 有 m m gsin m m a 得a gsin 将加速度沿水平方向和竖直方向进行分解 如图 乙 所示 则ax acos gsin cos ay asin gsin2 所以f max mgsin cos 由mg n may mgsin2 得n mgcos2 答案 mgcos2 mgsin cos 测控导航 1 2011年广东深圳一模 让钢球从某一高度竖直落下进入液体中 图中表示的是闪光照相机拍摄的钢球在液体中的不同位置 则下列说法正确的是 c a 钢球进入液体中先做加速运动 后做减速运动b 钢球进入液体中先做减速运动 后做加速运动c 钢球在液体中所受到阻力先大于重力 后等于重力d 钢球在液体中所受到阻力先小于重力 后等于重力解析 由题图可知 钢球先做减速运动 后做匀速运动 选项a b均错 由运动情况可知受力情况 故选项c正确 而选项d错误 2 2011年山东济南一模 如图所示 物块a b叠放在水平地面上 装砂的小桶c通过细线牵引a b一起在水平桌面上向右加速运动 设a b间的摩擦力为f1 b与桌面间的摩擦力为f2 若增大c桶内砂的质量 而a b仍一起向右运动 则摩擦力f1和f2的变化情况是 b a f1不变 f2变大b f1变大 f2不变c f1 f2都变大d f1 f2都不变解析 由题意知 f1是静摩擦力 f1 maa f2是滑动摩擦力 f2 ma mb g 若增加c桶内砂的质量 系统加速度变大 故f1变大 f2不变 选项b正确 3 2011年浙江模拟 如图所示 水平面上b点以左是光滑的 b点以右是粗糙的 质量为m和m的两个小物块 可视为质点 在b点以左的光滑水平面上相距l 以相同的速度向右运动 它们先后进入粗糙区域后 最后停止运动 若它们与粗糙水平面间的动摩擦因数相同 静止后两物块间的距离为s 则 d a 若m m 则s lb 若m m 则s lc 若mld 无论m m取何值 都有s 0 4 2011年温州十校期中联合考试 如图所示 ab cd是竖直平面内两根固定的光滑细杆 a b c d位于同一圆周上 b点为圆周的最低点 c点为圆周的最高点 若每根杆上都套着一个小滑环 将两滑环从a c处由静止释放 到达b d所用的时间分别为t1 t2 则 b a t1 t2b t1 t2c t1 t2d 无法确定 6 2011年安徽合肥第一次质检 水平地面上有一直立的轻质弹簧 下端固定 上端与物体a相连接 整个系统处于静止状态 如图 甲 所示 现用一竖直向下的力f作用在物体a上 使a向下做一小段匀加速直线运动 弹簧一直处在弹性限度内 如图 乙 所示 在此过程中力f的大小与物体向下运动的距离x间的关系图象正确的是 d 8 2011年福建调研改编 如图所示 水平传送带a b两端相距s 3 5m 物体与传送带间的动摩擦因数 0 1 物体滑上传送带a端的瞬时速度va 4m s 到达b端的瞬时速度设为vb 下列说法中不正确的是 c a 若传送带不动 vb 3m sb 若传送带逆时针匀速转动 vb一定等于3m sc 若传送带顺时针匀速转动 vb一定等于3m sd 若传送带顺时针匀速转动 vb有可能等于3m s解析 当传送带不动时 物体从a到b做匀减速运动 a g 1m s2 由v v 2as可知物体到达b点的速度vb 3m s 当传送带逆时针匀速转动时 物体滑上传送带后的相对运动方向不变 物体以相同的加速度一直减速至b vb 3m s 当传送带顺时针匀速转动时 传送带的速度不同 物体滑上传送带后的运动情况不同 有下面的五种可能 匀速 一直减速 先减速后匀速 一直加速 先加速后匀速 9 拓展探究题 某汽车的部分参数如表 请根据表中数据