广西宾阳中学高三物理阶段复习 4.7.2牛顿第二定律的应用课件.ppt

第2课时牛顿第二定律的应用 瞬时性问题1 a与f的瞬时对应关系由牛顿第二定律知 a与f具有瞬时对应关系 因此分析瞬时加速度的关键是分析物体此时的受力 一般情况下 为了分析此时的受力 既要分析运动状态变化前的受力 又要分析运动状态变化瞬间的受力 从而确定瞬间加速度 2 轻绳 橡皮绳 轻弹簧 轻杆四种理想模型的比较 不计 处处相等 微小不计 可以突变 只有拉力没有压力 较大 较大 一般不能突变 一般不能突变 只有拉力没有压力 既可有拉力也可有压力 微小不计 既可有拉力也可有支持力 可以突变 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 知识点拨 瞬时问题 1 特点 变化前后 一些渐变量还没来得及变化 但突变量却可以变化 2 方法 分析此刻前后 找出突变量和未变量 并分析它们的大小 3 常见情况 连接物体的弹簧 细绳等突然断裂 典例1 如图所示 用细线拉着小球a向上做加速运动 小球a b间用弹簧相连 两球的质量分别为m和2m 加速度的大小为a 若拉力f突然撤去 则a b两球的加速度大小分别为aa ab 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 加速度由受力决定 2 把握轻弹簧的突变特点 解析 去掉力f的瞬间 b球受力情况不变 故加速度大小仍为a 方向向上 由牛顿第二定律 对b球分析得f 2mg 2ma 所以弹簧弹力f 2m g a 对a球 由牛顿第二定律得f mg maa 所以a球的加速度为答案 3g 2aa 变式训练 2012 南通高一检测 a b两球的质量均为m 两球之间用轻弹簧相连 放在光滑的水平地面上 a球左侧靠墙 用力f向左推b球将弹簧压缩 如图所示 然后突然将力f撤去 在撤去力f的瞬间 a b两球的加速度分别为 解析 选c 在撤去力f的瞬间 a球受力不变 合力为零 加速度为零 在未撤去力f前 b球水平方向上受两个力 向左的力f和向右的弹力 由二力平衡可得 弹簧对b球的弹力大小等于f 在撤去力f的瞬间 弹簧对b球的弹力不变 故合力为f 由牛顿第二定律得 故选c 连接体问题1 连接体是指两个或两个以上物体相互连接 绳子 弹簧相连 叠放 并排等 参与运动的系统 2 求解连接体问题的方法 各部分加速度相同时 一般用整体法与隔离法 1 整体法 就是将两个或两个以上物体组成的整个系统或整个过程作为研究对象进行分析研究的方法 2 隔离法 就是将所研究对象从整体中隔离出来进行研究 最终得出结论的方法 3 1 运用整体法解题的基本步骤 明确研究的系统或运动的全过程 画出系统的受力图和运动全过程的示意图 寻找未知量与已知量之间的关系 选择适当的物理规律列方程求解 2 运用隔离法解题的基本步骤 明确研究对象或过程 状态 选择隔离对象 选择原则是 一要包含待求量 二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少 将研究对象从系统中隔离出来 或将研究的某状态 某过程从运动的全过程中隔离出来 对隔离出的研究对象 过程 状态分析研究 画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图 寻找未知量与已知量之间的关系 选择适当的物理规律列方程求解 知识点拨 运用整体法和隔离法分析连接体问题时的三点注意 1 整体法和隔离法都是根据牛顿第二定律列方程求解 2 隔离法与整体法不是相互对立的 一般问题的求解中 随着研究对象的转化 往往两种方法交叉运用 相辅相成 所以两种方法的取舍 并无绝对的界限 必须具体分析 灵活运用 3 无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量 即中间未知量的出现 如非待求的力 非待求的中间状态或过程等 的出现为原则 典例2 2012 广州高一检测 物体a和b的质量分别为1 0kg和2 0kg 用f 12n的水平力推动a 使a和b一起沿着水平面运动 a和b与水平面间的动摩擦因数均为0 2 求a对b的弹力 g取10m s2 b a 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 用整体法求a b的加速度 2 用隔离法求a对b的弹力 解析 以物体a b整体为研究对象 由牛顿第二定律得 f ma mb g ma mb a 所以对物体b有fab mbg mba 因此a对b的弹力 fab mb a g 8n答案 8n 规律方法 牛顿定律解题口诀牛顿定律来解题 力变a变要牢记 正交分解最常用 基本方法是隔离 整体隔离好求a 单独隔离求内力 弄清过程是关键 临界状态须注意 变式训练 2012 益阳高一检测 两个物体a和b 质量分别为m1和m2 互相接触放在光滑水平面上 如图所示 对物体a施以水平的推力f 则物体b所受到a的作用力等于 解析 选b 对a b整体分析 则f m1 m2 a 所以求a b间弹力fn时以b为研究对象 则 临界和极值问题1 在某些物理情境中 物体运动状态变化的过程中 由于条件的变化 会出现两种状态的衔接 两种现象的分界 同时使某个物理量在特定状态时 具有最大值或最小值 这类问题称为临界问题 2 在解决临界问题时 进行正确的受力分析和运动分析 找出临界状态是解题的关键 3 用极端分析法分析临界条件若题目中出现 最大 最小 刚好 等词语时 一般都有临界现象出现 分析时 可用极端分析法 即把问题 物理过程 推到极端 临界 分析在极端情况下的方程 从而暴露出临界条件 知识点拨 临界问题的特点和解决方法 1 特点 是物体运动变化过程中的一个临界点或衔接点 此时隐含着一些关键量 如物体从连接到分离的临界 fn 0 静摩擦力f静 0时是力的方向变化的临界点等 2 解决方法 极限法 假设法 典例3 2012 泰安高一检测 如图所示 斜面是光滑的 一个质量是0 2kg的小球被细绳吊在倾角为 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的加速度向右做匀加速运动时 求斜面对小球的弹力大小及绳子的拉力大小 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 首先分析临界状态下的加速度 2 由临界状态的加速度判定小球的状态 解析 处于临界状态时小球受力如图所示 则有mg ma0 a0 g 7 5m s2 因为a 8m s2 a0 所以小球离开斜面 斜面对小球的支持力为零 绳子的拉力答案 02 56n 变式训练 一质量为m的物体 置于水平长木板上 物体与木板间的动摩擦因数为现将长木板的一端缓慢抬起 要使物体始终保持静止 木板与水平地面间的夹角 不能超过多少 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 解析 这是一个斜面问题 当 增大时 重力沿斜面的分力增大 当此分力增大到等于最大静摩擦力时 物体处于动与不动的临界状态 此时 最大 依题意 mgsin mgcos 解得 tan 所以木板与水平地面间的夹角 应满足 30 答案 30 典例 如图甲所示 一质量为m的物体系于长度分别为l1 l2的两根细线上 l1的一端悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 l2水平拉直 物体处于平衡状态 现将l2剪断 求剪断瞬间物体的加速度 1 下面是某同学对该题的解法 设l1线上拉力为ft1 l2线上拉力为ft2 重力为mg 物体在三力作用下处于平衡状态 ft1cos mg ft1sin ft2 解得ft2 mgtan 剪断线的瞬间 ft2突然消失 物体在ft2反方向获得加速度 因为mgtan ma 所以加速度a gtan 方向在ft2反方向 你认为这个结果正确吗 说明理由 2 若将图甲中的细线l1改为长度相同 质量不计的轻弹簧 如图乙所示 其他条件不变 求解的步骤和结果与甲完全相同 即a gtan 你认为这个结果正确吗 请说明理由 思路点拨 解答本题应注意以下两点 1 细线上的力可以突变 弹簧上的力不能突变 2 根据牛顿定律f ma求加速度 解析 1 这个结果是错误的 当l2被剪断的瞬间 因ft2突然消失 而引起l1上的张力