2018-2019高中物理 第5章 研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 微型專(zhuān)題3課件 滬科版必修1.ppt

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1、微型專(zhuān)題3用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決幾類(lèi)典型問(wèn)題,第5章研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,目標(biāo)定位,1.學(xué)會(huì)分析含有彈簧的瞬時(shí)問(wèn)題. 2.應(yīng)用整體法和隔離法解決簡(jiǎn)單的連接體問(wèn)題. 3.掌握臨界問(wèn)題的分析方法.,內(nèi)容索引,,知識(shí)探究 新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋,知識(shí)探究,一、瞬時(shí)加速度問(wèn)題,根據(jù)牛頓第二定律，加速度a與合外力F存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系.所以分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度.應(yīng)注意兩類(lèi)基本模型的區(qū)別： 1.剛性繩(或接觸面)模型：這種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，彈力立即改變或消失，形變恢復(fù)幾乎

2、不需要時(shí)間. 2.彈簧(或橡皮繩)模型：此種物體的特點(diǎn)是形變量大，形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間，在瞬時(shí)問(wèn)題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的.,例1如圖1中小球質(zhì)量為m，處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧與豎直方向的夾角為.則：,圖1,(1)繩OB和彈簧的拉力各是多少？,解析,答案,解析對(duì)小球受力分析如圖甲所示 其中彈簧彈力與重力的合力F與繩的拉力F等大反向,(2)若燒斷繩OB瞬間，物體受幾個(gè)力作用？這些力的大小是多少？,解析,答案,解析燒斷繩OB瞬間，繩的拉力消失，而彈簧還是保持原來(lái)的長(zhǎng)度，彈簧彈力與燒斷前相同.此時(shí)，小球受到的作用力是重力和彈簧彈力，,(3)燒斷繩OB瞬間，求小球m的加速度的大小和方向.,答案

3、,答案gtan 水平向右,解析,解析燒斷繩OB瞬間，重力和彈簧彈力的合力方向水平向右，與燒斷繩OB前OB繩的拉力大小相等，方向相反，(如圖乙所示)即F合mgtan ，,針對(duì)訓(xùn)練1如圖2所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有,圖2,答案,,解析,二、動(dòng)力學(xué)中的臨界問(wèn)題分析,若題目中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語(yǔ)時(shí)，一般都有臨界狀態(tài)出現(xiàn).分析時(shí)，可用極限法，即把問(wèn)題(物理過(guò)程)推到極端，分析在極端情

4、況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿(mǎn)足的條件. 在某些物理情景中，由于條件的變化，會(huì)出現(xiàn)兩種不同狀態(tài)的銜接，在這兩種狀態(tài)的分界處，某個(gè)(或某些)物理量可以取特定的值，例如具有最大值或最小值.,常見(jiàn)類(lèi)型有： 1.彈力發(fā)生突變的臨界條件 彈力發(fā)生在兩物體的接觸面之間，是一種被動(dòng)力，其大小由物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定.相互接觸的兩個(gè)物體將要脫離的臨界條件是：彈力為零. 2.摩擦力發(fā)生突變的臨界條件 摩擦力是被動(dòng)力，其存在及方向由物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)決定： (1)靜摩擦力為零是狀態(tài)方向發(fā)生變化的臨界狀態(tài)； (2)靜摩擦力最大是物體恰好保持相對(duì)靜止的臨界狀態(tài).,例2如圖3所示，細(xì)線(xiàn)的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的

5、頂端P處，細(xì)線(xiàn)的另一端拴一質(zhì)量為m的小球.,圖3,(1)當(dāng)滑塊至少以多大的加速度a向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球?qū)瑝K的壓力等于零？,答案,解析,答案g,解析假設(shè)滑塊具有向左的加速度a時(shí)，小球受重力mg、線(xiàn)的拉力F和斜面的支持力N作用，如圖甲所示.由牛頓第二定律得 水平方向：Fcos 45Ncos 45ma， 豎直方向：Fsin 45Nsin 45mg0.,由此兩式可以看出，當(dāng)加速度a增大時(shí)，球所受的支持力N減小，線(xiàn)的拉力F增大. 當(dāng)ag時(shí)，N0，此時(shí)小球雖與斜面接觸但無(wú)壓力，處于臨界狀態(tài)，所以滑塊至少以ag的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)小球?qū)瑝K的壓力等于零.,(2)當(dāng)滑塊以a2g的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)中拉力為多大？

6、,解析,答案,解析當(dāng)滑塊向左的加速度ag時(shí)，小球?qū)ⅰ帮h”離斜面而只受線(xiàn)的拉力和重力的作用，受力分析如圖乙所示， 此時(shí)細(xì)線(xiàn)與水平方向間的夾角<45.由牛頓第二定律得Fcos ma，F(xiàn)sin mg，,三、整體法和隔離法在連接體問(wèn)題中的應(yīng)用,1.整體法：把整個(gè)連接體系統(tǒng)看做一個(gè)研究對(duì)象，分析整體所受的外力，運(yùn)用牛頓第二定律列方程求解.其優(yōu)點(diǎn)在于不涉及系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力. 2.隔離法：把系統(tǒng)中某一物體(或一部分)隔離出來(lái)，作為一個(gè)單獨(dú)的研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，列方程求解.其優(yōu)點(diǎn)在于將系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為研究對(duì)象所受的外力，容易看清單個(gè)物體的受力情況或單個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情形.,注意(1)

7、當(dāng)物體各部分加速度相同且不涉及相互作用力時(shí)用整體法比較簡(jiǎn)單；若涉及物體間相互作用力時(shí)則必須用隔離法. (2)在較為復(fù)雜的問(wèn)題中，整體法和隔離法常常需要有機(jī)地結(jié)合起來(lái)運(yùn)用.,例3兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為m1和m2，互相接觸放在光滑水平面上，如圖4所示，對(duì)物體A施以水平的推力F，則物體A對(duì)物體B的作用力等于,圖4,答案,,解析,解析對(duì)A、B整體受力分析，則F(m1m2)a，,針對(duì)訓(xùn)練2如圖5所示，質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)物體用細(xì)線(xiàn)相連，在大小恒定的拉力F作用下，先沿光滑水平面，再沿斜面，最后豎直向上運(yùn)動(dòng).在三個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)中，線(xiàn)上拉力的大小,圖5,答案,解析,A.由大變小 B.由小變大 C.始終不變

8、 D.由大變小再變大,,解析m1、m2沿水平面運(yùn)動(dòng)時(shí)：,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(瞬時(shí)加速度問(wèn)題)如圖6所示，質(zhì)量分別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接，A球用細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái)，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果將懸掛A球的細(xì)線(xiàn)剪斷，此時(shí)A和B兩球的瞬時(shí)加速度aA、aB的大小分別是 A.aA0，aB0B.aAg，aBg C.aA3g，aBgD.aA3g，aB0,1,2,3,解析,圖6,答案,,解析分析B球原來(lái)受力如圖甲所示，F(xiàn)2mg,1,2,3,剪斷細(xì)線(xiàn)后彈簧形變瞬間不會(huì)恢復(fù)，故B球受力不變，aB0. 分析A球原來(lái)受力如圖乙所示 TFmg，F(xiàn)F，故T3mg. 剪斷細(xì)線(xiàn)，T變?yōu)?，F(xiàn)大小不變，物體A受力如圖丙所示 由牛

9、頓第二定律得：FmgmaA，解得aA3g.,2.(動(dòng)力學(xué)中的臨界問(wèn)題)如圖7所示，質(zhì)量為4 kg的小球用細(xì)繩拴著吊在行駛的汽車(chē)后壁上，繩與豎直方向夾角為37.已知g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：,1,2,3,解析,圖7,(1)當(dāng)汽車(chē)以a2 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，細(xì)線(xiàn)對(duì)小球的拉力和小球?qū)?chē)后壁的壓力.,答案,答案50 N22 N,1,2,3,解析當(dāng)汽車(chē)以a2 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，小球受力分析如圖甲. 由牛頓第二定律得： T1cos mg，T1sin Nma 代入數(shù)據(jù)得：T150 N，N22 N,甲,(2)當(dāng)汽車(chē)以a10 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，細(xì)線(xiàn)對(duì)小球

10、的拉力和小球?qū)?chē)后壁的壓力.,解析,答案,1,2,3,解析當(dāng)汽車(chē)向右勻減速行駛時(shí)，設(shè)車(chē)后壁彈力為0時(shí)(臨界條件)的加速度為a0，受力分析如圖乙所示. 由牛頓第二定律得：T2sin ma0，T2cos mg,乙,因?yàn)閍10 m/s2a0 所以小球飛起來(lái)，N0 設(shè)此時(shí)繩與豎直方向的夾角為，且45,1,2,3,1,2,3,3.(整體法和隔離法的應(yīng)用)如圖8所示，質(zhì)量分別為m1和m2的物塊A、B，用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連.當(dāng)用恒力F沿傾角為的固定光滑斜面向上拉兩物塊，使之共同加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為多少？,解析,答案,圖8,解析對(duì)整體分析由牛頓第二定律得： F(m1m2)gsin (m1m2)a 隔離A由牛頓第二定律得：kxm1gsin m1a ,