2018-2019高中物理 第5章 研究力和運動的關系 微型專題3課件 滬科版必修1.ppt

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1、微型專題3用牛頓運動定律解決幾類典型問題,第5章研究力和運動的關系,目標定位,1.學會分析含有彈簧的瞬時問題. 2.應用整體法和隔離法解決簡單的連接體問題. 3.掌握臨界問題的分析方法.,內容索引,,知識探究 新知探究 點點落實,達標檢測 當堂檢測 鞏固反饋,知識探究,一、瞬時加速度問題,根據(jù)牛頓第二定律，加速度a與合外力F存在著瞬時對應關系.所以分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關鍵是分析該時刻物體的受力情況及運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度.應注意兩類基本模型的區(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，形變恢復幾乎

2、不需要時間. 2.彈簧(或橡皮繩)模型：此種物體的特點是形變量大，形變恢復需要較長時間，在瞬時問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的.,例1如圖1中小球質量為m，處于靜止狀態(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的長度，彈簧彈力與燒斷前相同.此時，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 ，,針對訓練1如圖2所示，輕彈簧上端與一質量為m的木塊1相連，下端與另一質量為M的木塊2相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài).現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設抽出后的瞬間，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、動力學中的臨界問題分析,若題目中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時，一般都有臨界狀態(tài)出現(xiàn).分析時，可用極限法，即把問題(物理過程)推到極端，分析在極端情

4、況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿足的條件. 在某些物理情景中，由于條件的變化，會出現(xiàn)兩種不同狀態(tài)的銜接，在這兩種狀態(tài)的分界處，某個(或某些)物理量可以取特定的值，例如具有最大值或最小值.,常見類型有： 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，是一種被動力，其大小由物體所處的運動狀態(tài)決定.相互接觸的兩個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 摩擦力是被動力，其存在及方向由物體間的相對運動趨勢決定： (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靜止的臨界狀態(tài).,例2如圖3所示，細線的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的

5、頂端P處，細線的另一端拴一質量為m的小球.,圖3,(1)當滑塊至少以多大的加速度a向左運動時，小球對滑塊的壓力等于零？,答案,解析,答案g,解析假設滑塊具有向左的加速度a時，小球受重力mg、線的拉力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，當加速度a增大時，球所受的支持力N減小，線的拉力F增大. 當ag時，N0，此時小球雖與斜面接觸但無壓力，處于臨界狀態(tài)，所以滑塊至少以ag的加速度向左運動時小球對滑塊的壓力等于零.,(2)當滑塊以a2g的加速度向左運動時，線中拉力為多大？

6、,解析,答案,解析當滑塊向左的加速度ag時，小球將“飄”離斜面而只受線的拉力和重力的作用，受力分析如圖乙所示， 此時細線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題中的應用,1.整體法：把整個連接體系統(tǒng)看做一個研究對象，分析整體所受的外力，運用牛頓第二定律列方程求解.其優(yōu)點在于不涉及系統(tǒng)內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，作為一個單獨的研究對象進行受力分析，列方程求解.其優(yōu)點在于將系統(tǒng)內物體間相互作用的內力轉化為研究對象所受的外力，容易看清單個物體的受力情況或單個過程的運動情形.,注意(1)

7、當物體各部分加速度相同且不涉及相互作用力時用整體法比較簡單；若涉及物體間相互作用力時則必須用隔離法. (2)在較為復雜的問題中，整體法和隔離法常常需要有機地結合起來運用.,例3兩個物體A和B，質量分別為m1和m2，互相接觸放在光滑水平面上，如圖4所示，對物體A施以水平的推力F，則物體A對物體B的作用力等于,圖4,答案,,解析,解析對A、B整體受力分析，則F(m1m2)a，,針對訓練2如圖5所示，質量為m1和m2的兩個物體用細線相連，在大小恒定的拉力F作用下，先沿光滑水平面，再沿斜面，最后豎直向上運動.在三個階段的運動中，線上拉力的大小,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沿水平面運動時：,達標檢測,1.(瞬時加速度問題)如圖6所示，質量分別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接，A球用細線懸掛起來，兩球均處于靜止狀態(tài)，如果將懸掛A球的細線剪斷，此時A和B兩球的瞬時加速度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球原來受力如圖甲所示，F(xiàn)2mg,1,2,3,剪斷細線后彈簧形變瞬間不會恢復，故B球受力不變，aB0. 分析A球原來受力如圖乙所示 TFmg，F(xiàn)F，故T3mg. 剪斷細線，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.(動力學中的臨界問題)如圖7所示，質量為4 kg的小球用細繩拴著吊在行駛的汽車后壁上，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)當汽車以a2 m/s2向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球對車后壁的壓力.,答案,答案50 N22 N,1,2,3,解析當汽車以a2 m/s2向右勻減速行駛時，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)當汽車以a10 m/s2向右勻減速行駛時，細線對小球

10、的拉力和小球對車后壁的壓力.,解析,答案,1,2,3,解析當汽車向右勻減速行駛時，設車后壁彈力為0時(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,因為a10 m/s2a0 所以小球飛起來，N0 設此時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用)如圖8所示，質量分別為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，使之共同加速運動時，彈簧的伸長量為多少？,解析,答案,圖8,解析對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 ,