习题课 牛顿运动定律的综合应用运动和力的关系

1、习题课,牛顿运动定律的综合应用,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,1,牛顿第二定律,F,ma,以加速度为桥梁联系力与运动的关,系,2,基本应用,1,已知运动求受力,2,已知受力求运动,3,超失重现象,4,传送带模型的分析流程,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,3,连接体,两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体,叫连接体,如几个物体叠放在一起，或挤放在一起，或用绳子,细杆、弹簧等连在一起,4,图象问题,1,常见的图象有,v,t,图象,a,t,图象,F,t,图象和,F,a,图,象等,2,图象间的联系,加速度是联系,v,t,图象与,F,t,图象的桥梁,栏目,导引,第四章,运动和力

2、的关系,连接体中整体法和隔离法的应用,在解决连接体问题时，隔离法和整体法往往交叉运用，可以优,化解题思路和方法，使解题过程简洁明了两种方法选择原则,如下,1,求加速度相同的连接体的加速度或合外力时，优先考虑“整,体法,2,求物体间的作用力时，再用“隔离法,3,如果连接体中各部分的加速度不同，一般选用“隔离法,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,2019,湖南益阳高一期末,a,b,两物体的质量分别为,m,1,m,2,由轻质弹簧相连,当用大小为,F,的恒力沿水平方向拉着,a,使,a,b,一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时,弹簧伸长量,为,x,1,当用恒力,F,竖直向上拉着,a,使,a,b,一起向

3、上做匀加速,直线运动时，弹簧伸长量为,x,2,当用恒力,F,倾斜向上拉着,a,使,a,b,一起沿粗糙斜面向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量,为,x,3,如图所示则,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,A,x,1,x,2,x,3,B,x,1,x,3,x,2,C,若,m,1,m,2,则,x,1,x,3,x,2,D,若,m,1,m,2,则,x,1,x,3,x,2,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,思路点拨,解答此题注意应用整体与隔离法，一般在用隔离法,时优先从受力最少的物体开始分析，如果不能得出答案再分析,其他物体,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,解析,通过整体法求出加速度，再利用隔离法求出弹

4、簧的弹,力，从而求出弹簧的伸长量对左图运用整体法，由牛顿第二,定律得整体的加速度为,a,1,F,m,1,m,2,对,b,物体有,T,1,m,2,a,1,得,T,1,m,2,F,m,1,m,2,对中间图运用整体法，由牛顿第二定律得,整体的加速度为,a,2,F,m,1,m,2,g,m,1,m,2,对,b,物体有,T,2,m,2,g,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,m,2,a,2,得,T,2,m,2,F,m,1,m,2,对右,图,整,体,的加,速度,a,3,F,m,1,m,2,g,sin,m,1,m,2,g,cos,m,1,m,2,对物体,b,T,3,m,2,g,sin,m,2,g,cos,m,

5、2,a,3,解得,T,3,m,2,F,m,1,m,2,则,T,1,T,2,T,3,根据胡克定律可知,x,1,x,2,x,3,答案,A,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,求解连接体问题的一般思路,先用整体法或隔离法求加速度，再用另一方法求物体间的,作用力或系统所受合力无论运用整体法还是隔离法，解题的,关键还是在于对研究对象进行正确的受力分析,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,达标练习,1,如图所示，质量为,M,的小车放在光滑的水平面上，小车上,用细线悬吊一质量为,m,的小球,M,m,用一力,F,水平向右拉,小球，使小球和车一起以加速度,a,向右运动时，细线与竖直方,向成,角，细线的拉力为,F

6、,1,若用一力,F,水平向左拉小车，使,小球和其一起以加速度,a,向左运动时，细线与竖直方向也成,角，细线的拉力为,F,1,则,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,A,a,a,F,1,F,1,B,a,a,F,1,F,1,C,a,a,F,1,F,1,D,a,a,F,1,F,1,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,解析：选,B,当用力,F,水平向右拉小球时，以球为研究对象,竖直方向有,F,1,cos,mg,水平方向有,F,F,1,sin,ma,以整体为研究对象有,F,m,M,a,解得,a,m,M,g,tan,当用力,F,水平向左拉小车时，以球为研究对象,竖直方向有,F,1,cos,mg,栏目,导引

7、,第四章,运动和力的关系,水平方向有,F,1,sin,ma,解得,a,g,tan,结合两种情况，由有,F,1,F,1,由并结合,M,m,有,a,a,故正确选项为,B,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,2,2019,长春期末,如图所示，光滑水,平桌面上的物体,A,质量为,m,1,系一细,绳，细绳跨过桌沿的定滑轮后悬挂质量,为,m,2,的物体,B,先用手使,B,静止,细绳质量及滑轮摩擦均不计,1,求放手后,A,B,一起运动中绳上的张力,F,T,2,若在,A,上再叠放一个与,A,质量相等的物体,C,绳上张力就增,大到,3,2,F,T,求,m,1,m,2,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,解析,1

8、,对,B,有,m,2,g,F,T,m,2,a,1,对,A,有,F,T,m,1,a,1,则,F,T,m,1,m,2,g,m,1,m,2,2,对,B,有,m,2,g,F,T2,m,2,a,2,对,A,C,有,F,T2,2,m,1,a,2,则,F,T2,2,m,1,m,2,g,m,2,2,m,1,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,由,F,T2,3,2,F,T,得,2,m,1,m,2,g,m,2,2,m,1,3,m,1,m,2,g,2,m,1,m,2,所以,m,1,m,2,1,2,答案,1,m,1,m,2,g,m,1,m,2,2)1,2,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,牛顿运动定律与图象的综合问

9、题,解决这类问题的基本步骤,1,看清坐标轴所表示的物理量，明确因变量,纵轴表示的量,与,自变量,横轴表示的量,的制约关系,2,看图线本身，识别两个相关量的变化趋势，从而分析具体的,物理过程,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,3,看交点，分清两个相关量的变化范围及给定的相关条件明,确图线与坐标轴的交点、图线斜率、图线与坐标轴围成的“面,积”的物理意义,在看懂以上三个方面后，进一步弄清“图象与公式”“图象与,图象”“图象与物体”之间的联系与变通，以便对有关的物理,问题作出准确的判断,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,多选,如图甲,一物块在,t,0,时刻滑上一固定斜面,其,运动的,v,t,图线如

10、图乙所示若重力加速度及图中的,v,0,v,1,t,1,均为已知量，则可求出,A,斜面的倾角,B,物块的质量,C,物块与斜面间的动摩擦因数,D,物块沿斜面向上滑行的最大高度,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,解析,由题图乙可以求出物块上升过程中的加速度为,a,1,v,0,t,1,下降过程中的加速度为,a,2,v,1,t,1,物块在上升和下降过程中，由牛,顿第二定律得,mg,sin,F,f,ma,1,mg,sin,F,f,ma,2,由以上,各式可求得,sin,v,0,v,1,2,t,1,g,滑动摩擦力,F,f,m,v,0,v,1,2,t,1,而,F,f,F,N,mg,cos,由以上分析可知，选项

11、,A,C,正确由,v,t,图线中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离,可,以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度，选项,D,正确,答案,ACD,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,v,t,图象,属,于已知运动求,受力,1,根据图象确定物体各段的加速度大小和方向,2,弄清每段与物体运动的对应关系,3,对各段进行受力分析,4,用牛顿第二定律求解,F,t,图象,属,于已知受力求,运动,1,根据图象结合物体运动情况明确物体在各时,间段的受力情况,2,利用牛顿第二定律求出加速度,3,利用运动学公式求其他运动量,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,a,F,图象,图象的力,F,是物体受到的某一个力的变化

12、对,物体加速度的影响,1,对物体进行全面受力分析,2,根据牛顿第二定律求其他未知力,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,达标练习,1,2019,湖北沙市高一期末,如图所示,在光滑的水平面上有一,段长为,L,质量分布均匀的绳子，绳子在水平向左的恒力,F,作,用下做匀加速直线运动绳子上某一点到绳子右端的距离为,x,设该处的张力为,T,则能正确描述,T,与,x,之间的关系的图象是,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,解析：选,A,对整体受力分析，由牛顿第二定律可求得整体的加,速度；再由牛顿第二定律可得出,T,与,x,的关系设单位长度质,量为,m,对整体分析有,F,Lma,对,x,分析可知,T,xma

13、,联立,解得,T,F,L,x,故可知,T,与,x,成正比，且,x,0,时,T,0,故,A,正确,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,2,如图甲所示，固定光滑轻杆与地面成一定倾角，在杆上套有,一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力,F,的作用下向上运动,推力,F,与小环的速度,v,随时间变化规律如图乙所示，重力加速,度,g,取,10 m/s,2,求,1,小环的质量,m,2,轻杆与地面间的倾角,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,解析,1,由,F,t,图象知,0,2 s,内推力,F,1,5.5 N,由,v,t,图,象知，在此时间段内小环做匀加速直线运动,加速度,a,v,t,0.5 m/s,2,根据牛顿

14、第二定律得,F,1,mg,sin,ma,由,F,t,图象知,2 s,以后推力,F,2,5 N,由,v,t,图象知，此时间段内小环做匀速直线运动，所以有,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,F,2,mg,sin,0,联立解得,m,1 kg,2,将,m,1 kg,代入式解得,sin,1,2,故,30,答案,1)1 kg,2)30,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,滑块,滑板模型,滑板,滑块模型的三个基本关系,加速度,关系,如果板,块之间没有发生相对运动,可以用“整体法,求出它们一起运动的加速度,如果板,块之间发生相对,运动，应采用“隔离法”求出板、块运动的加速度应,注意找出板、块是否发生相对运动

15、的隐含的条件,速度关,系,板、块之间发生相对运动时，认清板、块的速度关系,从而确定板、块受到的摩擦力应注意当板、块的速度,相同时，摩擦力会发生突变的情况,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,位移关系,板、块叠放在一起运动时，应仔细分析板、块的,运动过程，认清板块对地的位移和板块之间的相,对位移之间的关系,这些关系就是解题过程中列方程所必需的关系，各种关系找到,了，自然也就容易列出所需要的方程式,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,如图,质量,M,8 kg,的小车停,放在光滑水平面上，在小车右端施加,一水平恒力,F,1,16 N,当小车向右运动速度达到,3 m/s,时，在,小车的右端轻放一质量为

16、,m,2 kg,的小物块，物块与小车间的,动摩擦因数,0.4,g,10 m/s,2,问,1,小物块刚放上小车时，小物块及小车的加速度各为多大,2,经过多长时间物块停止与小车的相对运动,小车足够长,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,3,小物块从放在车上开始经过,t,0,3 s,所通过的位移是多少,4,达到相同速度时,若水平恒力立即变为,F,2,25 N,请通过计,算说明物块会从小车左端掉下吗,解析,1,对物块,mg,ma,1,得,a,1,4 m/s,2,对小车,F,1,mg,Ma,2,得,a,2,1 m/s,2,2,物块在小车上停止相对滑动时，速度相同,则有,a,1,t,1,v,0,a,2,t

17、,1,得,t,1,1 s,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,3,t,1,内物块位移,x,1,1,2,a,1,t,2,1,2 m,t,1,时刻物块速度,v,1,a,1,t,1,4 m/s,t,1,后,M,m,有相同的加速度，对,M,m,整体有,F,1,M,m,a,3,得,a,3,1.6 m/s,2,则,t,1,3 s,内物块位移,x,2,v,1,t,2,1,2,a,3,t,2,2,11.2 m,则,3 s,内物块位移,x,x,1,x,2,13.2 m,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,4,两者恰好不发生相对滑动时，对,m,有,F,fm,ma,m,得,a,m,4 m/s,2,对整体有,F,0,

18、m,M,a,m,40 N,由于,F,2,F,0,故物块不会从小车左端掉下来,答案,1)4 m/s,2,1 m/s,2,2)1 s,3)13.2 m,4,见解析,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,达标练习,1,质量,m,0,30,kg,长,L,1,m,的木板放在水平面上，木板与,水平面的动摩擦因数,1,0.15,将质量,m,10 kg,的小木块,可视,为质点,以,v,0,4 m/s,的速度从木板的左端水平滑到木板上,如,图所示,小木块与木板面的动摩擦因数,2,0.4,最大静摩擦力,近似等于滑动摩擦力,g,取,10,m/s,2,则以下判断中正确的是,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,A,木板一定向右滑动，小木块不能滑出木板,B,木板一定向右滑动，小木块能滑出木板,C,木板一定静止不动，小木块能滑出木板,D,木板一定静止不动，小木块不能滑出木板,栏目,导引,第四章,运动和力的关系,解析,选,C,木块受到的滑动摩擦力为,F,f2,方向向左,F,f2,2,mg,40,N,木板受到木块施加的滑动摩擦力为,F,f2,方向向右,大小为,F,f2,F,f2,40,N,木板受地面的最大静摩擦力等于滑动,摩擦力，即,F,f1,1,m,m,0,g,60 N,F,f1,方向向左,F,f2,F,f1,木板静止不动，木块向右做匀减速运动，设木块减速到零时的,位移为,x,则由,0,v,2,0,2,2,