高中物理 3.5 牛顿运动定律的应用（第2课时）课件 教科版必修1.ppt

3 5牛顿运动定律的应用第二课时用牛顿运动定律解决几类典型问题 高中物理 必修1 教科版 第三章牛顿运动定律 目标定位 预习导学 1 牛顿第二定律的表达式f ma 其中加速度a与合外力f存在着瞬时对应关系 a与f同时产生 同时变化 同时消失 a的方向始终与合外力f的方向相同 2 解决动力学问题的关键是做好两个分析 受力情况分析和运动情况分析 同时抓住联系受力情况和运动情况的桥梁 加速度 一 瞬时加速度问题 课堂讲义 分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析瞬时时刻前 后的受力情况 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 此类问题应注意以下两种基本模型 1 刚性绳 或接触面 可认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体 若剪断 或脱离 后 其弹力立即消失 不需要考虑形变恢复时间 2 弹簧 或橡皮绳 此类物体的特点是形变量大 形变恢复需要较长时间 在撤去其他力的瞬间 其弹力的大小往往可以看成不变 课堂讲义 例1 如图1所示 质量为m 1kg的小球与水平轻弹簧及与竖直方向成 45 角的不可伸长的轻绳一端相连 此时小球处于静止平衡状态 当剪断轻绳的瞬间 取g 10m s2 此时轻弹簧的弹力大小为 小球的加速度大小为 图1 mg f 45 f mg 10n 10n 瞬间不变 与剪断前相同 f合 14 14m s2 课堂讲义 针对训练质量均为m的a b两球之间连有一轻弹簧 放在光滑的水平台面上 a球紧靠墙壁 如图2所示 今用力f将b球向左推压弹簧 静止后 突然将力f撤去的瞬间 a a的加速度大小为b a的加速度为零c b的加速度大小为d b的加速度大小为 图2 弹簧弹力瞬间不变 仍然静止 f合 f弹 f 撤去f 二 动力学中的临界问题 课堂讲义 1 临界问题 某种物理现象 或物理状态 刚好要发生或刚好不发生的转折状态 2 关键词语 在动力学问题中出现的 最大 最小 刚好 恰能 等词语 一般都暗示了临界状态的出现 隐含了相应的临界条件 课堂讲义 3 常见的三类临界问题的临界条件 1 相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是 相互作用的弹力为零 2 绳子松弛的临界条件是 绳的拉力为零 3 存在静摩擦的系统 当系统外力大于最大静摩擦力时 物体间不一定有相对滑动 相对滑动与相对静止的临界条件是 静摩擦力达到最大值 课堂讲义 例2 如图3所示 一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m的物体a 绳与水平地面间的夹角 53 a与地面间的摩擦不计 求 1 当卡车以加速度a1 加速运动时 绳的拉力为mg 则a对地面的压力多大 2 当卡车的加速度a2 g时 绳的拉力多大 方向如何 图3 设物体刚离开地面时 mg f 1 a1 a0 物体没有离开地面 mg fn f fcos ma1 fsin n mg 水平方向 竖直方向 课堂讲义 例2 如图3所示 一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m的物体a 绳与水平地面间的夹角 53 a与地面间的摩擦不计 求 1 当卡车以加速度a1 加速运动时 绳的拉力为mg 则a对地面的压力多大 2 当卡车的加速度a2 g时 绳的拉力多大 方向如何 图3 设物体刚离开地面时 mg f 2 a2 a0 物体已离开地面 设此时绳与地面成 角 mg f 方向 tan 1 45 三 整体法与隔离法的应用 课堂讲义 1 在求解连接体问题时常常用到整体法与隔离法 所谓 连接体 问题 是指运动中的几个物体或上下叠放在一起 或前后挤靠在一起 或通过细绳 轻弹簧连在一起的物体组 2 整体法是指当连接体内的物体之间没有相对运动 即有共同加速度 时 可把此物体组作为一个整体对象考虑 分析其受力情况 整体运用牛顿第二定律列式求解 3 隔离法是指在求解连接体内各个物体之间的相互作用力 如相互间的拉力 压力或相互间的摩擦力等 时 可以把其中一个物体从连接体中 单独 隔离出来 进行受力分析的方法 整体法与隔离法在较为复杂的问题中常常需要有机地结合起来联合 交叉运用 这将会更快捷有效 课堂讲义 例3 静止在水平面上的a b两个物体通过一根拉直的轻绳相连 如图4 轻绳长l 1m 承受的最大拉力为8n a的质量m1 2kg b的质量m2 8kg a b与水平面的动摩擦因数 0 2 现用一逐渐增大的水平力f作用在b上 使a b向右运动 当f增大到某一值时 轻绳刚好被拉断 g 10m s2 求 1 绳刚被拉断时f的大小 2 若绳刚被拉断时 a b的速度为2m s 保持此时的f大小不变 当a静止时 a b间的距离 图4 1 对a物体 m1g fn t ff t m1g m1a a 2m s2 对a b整体 f m1 m2 g m1 m2 a f 40n 课堂讲义 例3 静止在水平面上的a b两个物体通过一根拉直的轻绳相连 如图4 轻绳长l 1m 承受的最大拉力为8n a的质量m1 2kg b的质量m2 8kg a b与水平面的动摩擦因数 0 2 现用一逐渐增大的水平力f作用在b上 使a b向右运动 当f增大到某一值时 轻绳刚好被拉断 g 10m s2 求 2 若绳刚被拉断时 a b的速度为2m s 保持此时的f大小不变 当a静止时 a b间的距离 2 绳断后 m1g fn1 ff1 m2g fn2 ff2 课堂讲义 针对训练两个物体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5所示 对物体a施以水平的推力f 则物体a对物体b的作用力等于 a b c fd 图5 a b整体 m1g m2g f f地 f m1 m2 a 以b为对象 m2g fn fab 1 图6所示 质量为m的小球用水平轻质弹簧系住 并用倾角为30 的光滑木板ab托住 小球恰好处于静止状态 当木板ab突然向下撤离的瞬间 小球的加速度大小为 a 0b c gd 瞬时加速度问题 对点练习 图6 弹簧弹力瞬间不变 mg fn 30 f弹 2 三个质量相同的物块a b c 用两个轻弹簧和一根轻线相连 如图7所示 挂在天花板上 处于静止状态 在将a b间细线剪断的瞬间 a b c的加速度分别为多大 取向下为正 重力加速度为g 对点练习 图7 剪断细线瞬间弹簧弹力不变 以整体为研究对象得与a相连的弹簧弹力大小f1 3mg 隔离c得与c相连的弹簧弹力大小为f2 mg f1 mg maa aa 2g mg f2 mab ab 2g f2 mg mac ac 0 mg f1 mg f2 mg f2 3 如图8所示 质量为4kg的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上 绳与竖直方向夹角为37 已知g 10m s2 求 1 当汽车以a 2m s2向右匀减速行驶时 细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力 2 当汽车以a 10m s2向右匀减速行驶时 细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力 动力学中的临界问题 对点练习 图8 设车后壁弹力为0时的加速度为a0 mg t 37 tsin37 ma0 tcos37 mg a0 gtan37 7 5m s2 a a0 1 mg t 37 fn tsin37 fn ma0 tcos37 mg t 50n fn 22n 对点练习 图8 设车后壁弹力为0时的加速度为a0 mg t 37 tsin37 ma0 tcos37 mg a0 gtan37 7 5m s2 a a0 2 小球飞起来 mg t 3 如图8所示 质量为4kg的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上 绳与竖直方向夹角为37 已知g 10m s2 求 1 当汽车以a 2m s2向右匀减速行驶时 细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力 2 当汽车以a 10m s2向右匀减速行驶时 细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力 动力学中的临界问题 fn 0 4 质量分别为2kg和3kg的物块a b放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连 如图9所示 今对物块a b分别施以方向相反的水平力f1 f2 且f1 20n f2 10n 则下列说法正确的是 a 弹簧的弹力大小为16nb 如果只有f1作用 则弹簧的弹力大小变为12nc 若把弹簧换成轻质绳 则绳对物体的拉力大小为零d 若f1 10n f2 20n 则弹簧的弹力大小不变 整体法与隔离法的应用 对点练习 图9 物体a和b为整体 f1 f2 ma mb a a 2m s2 物体a mg fn f1 f弹 f1 f弹 maa f弹 16n 物体a和b为整体 f1 ma mb a a 4m s2 物体a f1 f弹 maa f弹 12n 4 质量分别为2kg和3kg的物块a b放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连 如图9所示 今对物块a b分别施以方向相反的水平力f1 f2 且f1 20n f2 10n 则下列说法正确的是