高中物理 第6章 力与运动 习题课二 牛顿运动定律的应用课件 鲁科版必修1.ppt

习题课二牛顿运动定律的应用 感悟解题规律 测评学习效果 感悟解题规律 培养科学思维 一 瞬时加速度问题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 典例1 2017 福建厦门市第一中学检测 如图所示 a b两球的质量均为m 轻质弹簧一端固定在斜面顶端 另一端与a球相连 a b间由一轻质细线连接 倾角为 的光滑斜面固定在地面上 弹簧 细线均平行于斜面 初始系统处于静止状态 细线被烧断的瞬间 已知重力加速度为g 下列说法正确的是 a b球的加速度沿斜面向上 大小为gsin b b球的加速度沿斜面向下 大小为gc a球的加速度沿斜面向上 大小为gsin d a球的受力情况未变 加速度为零 c 思维导图 解析 对ab整体分析 根据共点力平衡知 弹簧的弹力f弹 2mgsin 烧断细线瞬间 对b球分析 有mgsin mab 解得ab gsin 方向沿斜面向下 故a b错误 隔离对a分析 有f弹 mgsin maa 解得aa gsin 方向沿斜面向上 故c正确 d错误 1 分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是明确该时刻物体的受力情况及运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 2 在求解瞬时性加速度问题时应注意 物体的受力情况和运动情况是时刻对应的 当外界因素发生变化时 需要重新进行受力分析和运动分析 加速度可以随着力的突变而突变 而速度的变化需要一个过程的积累 不会发生突变 规律方法 瞬时性问题的解题技巧 教师备用 例1 1 2017 松原高一质检 如图所示 物块1 2间用刚性轻质杆连接 物块3 4间用轻质弹簧相连 物块1 3质量为m 2 4质量为m 两个系统均置于水平放置的光滑木板上 并处于静止状态 现将两木板沿水平方向突然抽出 设抽出后的瞬间 物块1 2 3 4的加速度大小分别为a1 a2 a3 a4 重力加速度大小为g 则有 a a1 a2 a3 a4 0b a1 a2 a3 a4 g c 针对训练1 1 2017 唐山高一期末 如图所示 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 答案 10n14 14m s2 二 整体法与隔离法的应用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 交叉运用 这将会更快捷有效 典例2 2017 浙江省宁波市高一检测 如图所示 在光滑的水平地面上有一质量为m 倾角为 的光滑斜面体 它的斜面上有一质量为m的物块a 现对a施加一水平向左的恒力 使物块和斜面恰好保持相对静止 不计一切摩擦 求 1 恒力f的大小 2 系统的加速度的大小 3 m对m的弹力大小 审题指导 方法总结连接体问题的解题原则 能整体不隔离 一般先整体后隔离或先隔离后整体 如当系统中各物体有相同的加速度 求系统中某两物体间的相互作用力时 往往是先用整体法求出加速度 再用隔离法求作用力 教师备用 例2 1 2017 河北省邯郸市高一检测 物块1 2放在光滑水平面上 它们之间用轻质弹簧测力计相连 如图所示 今对物块1 2分别施以方向相反的水平力f1 f2 且f1大于f2 则弹簧测力计的示数 a 一定等于f1 f2b 一定等于f1 f2c 一定大于f2小于f1d 条件不足 无法确定 c 针对训练2 1 2017 乌兰察布高一期末 如图所示 a b两物块叠放在一起 在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动 运动过程中b受到的摩擦力 a 方向向左 大小不变b 方向向左 逐渐减小c 方向向右 大小不变d 方向向右 逐渐减小 a 三 动力学中的临界问题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 典例3 2017 周口高一期末 多选 如图所示 质量为m的滑块在水平面上撞向弹簧 当滑块将弹簧压缩了x0时速度减小到零 然后弹簧又将滑块向右推开 已知弹簧的劲度系数为k 滑块与水平面间的动摩擦因数为 整个过程弹簧未超过弹性限度 则下列说法正确的是 acd 思维导图 压缩过程弹回过程 方法总结常见的三类临界问题的临界条件 1 相互接触的两物体脱离的临界条件是相互作用的弹力为零 即n 0 2 绳子松弛的临界条件是绳中张力为零 即t 0 3 存在静摩擦的连接系统 相对静止与相对滑动的临界条件静摩擦力达到最大值 即f静 fm 教师备用 例3 1 2016 南昌高一联考 如图所示 细线的一端固定于倾角为45 的光滑楔形滑块a的顶端p处 细线的另一端拴一质量为m的小球 当楔形滑块加速度情况怎样时 小球对楔形滑块的压力恰好等于零 a 加速度方向向左 大小为gtan45 b 加速度方向向右 大小为gtan45 c 加速度方向向左 大小为gsin45 d 加速度方向向右 大小为gsin45 a 解析 对小球受力分析 如图所示 根据牛顿第二定律mgtan45 maa gtan45 方向向左 针对训练3 1 2017 福建四校高一联考 如图所示 在光滑水平面上有一辆小车a 其质量为ma 2 0kg 小车上放一个物体b 其质量为mb 1 0kg 如图 甲 所示 给b一个水平推力f 当f增大到稍大于3 0n时 a b开始相对滑动 如果撤去f 对a施加一水平推力f 如图 乙 所示 要使a b不相对滑动 求f 的最大值fmax 解析 根据题图 甲 可知 设a b间的静摩擦力达到最大值ffmax时 系统的加速度为a 根据牛顿第二定律 对a b整体有f ma mb a 对a有ffmax maa 代入数据解得ffmax 2 0n 根据题图 乙 情况 设a b刚开始滑动时系统的加速度为a 根据牛顿第二定律得以b为研究对象有ffmax mba 以a b整体为研究对象 有fmax ma mb a 代入数据解得fmax 6 0n 答案 6 0n 测评学习效果 演练当堂技法 1 2017 湖北省荆州高一期末 图中所示a b c为三个相同物块 由轻质弹簧k和轻线l相连 悬挂在天花板上处于静止状态 若将l剪断 则在刚剪断时 a b的加速度大小aa ab分别为 a aa 0 ab 0b aa 0 ab gc aa g ab gd aa g ab 0 b 解析 剪断l以前 下面弹簧的弹力为2mg 剪断细线l后 对物块b 根据牛顿第二定律2mg mg mab 解得ab g 因剪断细线时 弹簧的弹力不能突变 则可知物块a的受力情况不变 加速度为零 则选项b正确 2 2017 武汉二中高一期末 如图所示 两个质量相同的物体1和2 紧靠在一起放在光滑的水平面上 如果它们分别受到水平推力f1和f2的作用 而且f1 f2 则1施于2的作用力的大小为 c 3 2017 河北省沧州市高一月考 如图所示 手提一根质量不计的 下端挂有物体的弹簧竖直向上做加速运动 在手突然停止运动的瞬间 物体 a 处于静止状态b 处于向上做减速运动的状态c 处于向上做加速运动的状态d 处于向上做匀速运动的状态 c 解析 在手突然停止运动前 物体向上做加速运动 弹力大于重力 在手突然停止运动的瞬间 弹力没有来得及变化 仍大于重力 根据牛顿第二定律 物体的加速度向上 仍向上做加速运动 故a b d错误 c正确 4 如图所示 两个质量都是m的滑块a和b 紧挨着并排放在水平桌面上 a b间的接触面垂直于图中纸面且与水平面成 角 所有接触面都光滑无摩擦 现用一个水平推力作用于滑块a上 使a b一起向右做加速运动 求 1 如果要a b间不发生相对滑动 它们共同向右的最大加速度是多少 解析 1 在水平推力f作用下 a b间不发生相对滑动 则f 2ma 分别隔离a b受力分析如图 甲 乙 所示 对a f tsin ma n mg tcos 对b t sin ma n mg t cos 若f增大 由 知a增大 则由 知t t 均增大 由 知t增大则n减小 当n 0时 对应的加速度a 为a b不发生相对滑动的临界条件