高中物理必修1-4.6用牛顿定律解决问题(1)

(共22张PPT)
6
用牛顿定律解决问题(1)
受力情况
运动情况
受力分析
求合力
运动分析
运动公式
牛顿第二定律
加速度 a
力与运动
vt = v0 + at
x = v0t + at 2
1
2
—
－
vt2 v02 = 2ax
a =
F
—
m
动力学两类基本问题
已知物体受力情况，求解物体运动情况
1
一质量为 m = 5kg 的滑块在 F = 15N 的水平拉力作
用下，由静止开始做匀加速直线运动，若滑块与水
平面间的动摩擦因数是 μ = 0.2，g = 10m/s2，求：
（1）滑块在 F 作用下经 t = 5s，通过的位移是多大？
（2）如果 F 作用 8s 后撤去，则滑块在撤去 F 后还
能滑行多远？
答案：(1) 12.5m（2）16m
运动
受力
动力学两类基本问题
已知物体受力情况，求解物体运动情况
1
物体以 12m/s 的初速度从斜面底端向上滑动。
斜面的倾角300，动摩擦系数为 /5。且斜
面足够长。求：物体再次回到斜面底端时的
速度；以及所经历的时间。
3
v0
答案：6m/s；4.5s
动力学两类基本问题
已知物体受力情况，求解物体运动情况
1
一个质量为 4 kg 的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数 μ = 0.1. 从 t = 0 开始，物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力 F 作用，力 F 随时间的变化规律如图所示。求 83 s 内物体的位移大小（g = 10m/s2）.
t/s
12
4
0
4
2
6
8
10
12
F/N
_
答案：167 m
动力学两类基本问题
已知物体运动情况，求解物体受力情况
2
受力
运动
求力
如图所示，质量M = 10kg的木楔ABC静置于粗糙水平地面上，滑动摩擦系数μ = 0.02．在木楔的倾角θ = 30°的斜面上，有一质量m = 1.0kg 的物块由静止开始沿斜面下滑．当滑行路程s = 1.4m时，其速度v = 1.4m/s．在这过程中木楔没有动，求地面对木楔的摩擦力的大小和方向．（重力加速度取g = 10m/s2）
θ
A
B
C
答案：0.61N
水平向左
动力学两类基本问题
已知物体运动情况，求解物体受力情况
2
求物体质量
升降机由静止开始匀加速下降，在 2 s 内下降落了 4 m。某人平时能够举起质量为 50 kg的物体，那么此人在该升机中能够举起物体的质量为多少？（ g = 10m /s2）
答案： 75 kg
动力学两类基本问题
已知物体运动情况，求解物体受力情况
2
求动摩擦因数
如图所示，物块自静止开始沿斜面AB加速下滑，
接着在水平面BC上滑行一段距离后停止。不计
滑块从斜面过渡到水平面运动时发生的撞击。已
知滑块在斜面上开始下滑时的高度为h，整个运
动过程中发生的水平位移为s，斜面与水平材料
相同。求：物块与水平面间的动摩擦因数。
h
s
动力学两类基本问题
已知物体运动情况，求解物体受力情况
2
求斜面倾角
如图所示，固定光滑细杆与面成一定角度，在杆上套有一个光滑小环。小环沿杆方向上受到推力 F 作用，推力F 与小环的速度随时间变化规律如图所示。
求：（g = 10m/s2）
（1）小环的质量 m；
（2）细杆与地面的夹角α.
α
F
v / m·s－1
t/s
2
4
6
0
1
F/N
t/s
2
4
6
5
5.5
0
答案：m = 1kg；α = 300
力与运动关系定性分析
如图所示．弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m．现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体一直可以运动到B点．如果物体受到的阻力恒定，则 （ ）
m
A
B
O
A．物体从A到O先加速后减速
B．物体从A到O加速运动，从O到B减速运动
C．物体运动到O点时所受合力为零
D．物体从A到O的过程加速度逐渐减小
AC
力与运动关系定性分析
如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球
从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接
触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小
球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B．从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
C．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先
增大后减小
D．从小球接触弹簧到到达最低点，小球
的加速度先减小后增大
CD
连结体问题
由两个或两个以上物体组成的整体
—— 连结体
基本方法
整体与隔离
整体法就是对物理问题的整个系统或整个过程进行研究的方法。如果由几个物体组成的系统具有相同的加速度，一般可用整体法求加速度。（但整体法不能求出系统内力）；如果求解的物理问题仅涉及某过程的始末两状态，一般可以把整个过程作为研究对象用整体法求解。（但整体法不能求出此过程中间的状态量）。
隔离法就是把某个物体从系统中分离出来（或把某个过程从整个过程中分离出来）的方法。如果求解对象是系统的内力，一般要用隔离法把某一物体从系统中分离出来。如果求解对象是某一过程中间的状态量，一般要把此状态从这一过程 中分离出来。
连结体问题
如图所示，跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，已知人的质量为
70 kg，吊板的质量为10 kg，绳及定滑轮的质
量、滑轮的摩擦均可不计，取重力加速度g =
10m/s2。当人以440 N的力拉绳时，人与吊板
的加速度a和人对吊板的压力F分别为多少？
a =1.0m/s2 、FN =330N
连结体问题
如图所示，质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上，B与弹簧相连。它们一起在光滑的水平面上某一位置附近做往复运动。在运动过程中A、B始终处于相对静止状态。设弹簧的劲度系数为k。当弹簧的形变量为x时，A、B间摩擦力的大小等于 （ ）
A．0 B． kx C． D ．
A
B
D
连结体问题
如图所示，相同材料的木块A、B间用轻绳连接，现用力F平行于斜面方向拉物体A，A、B一起沿斜面向上做匀加速度运动，此时轻绳拉力大小为F1。现将斜面倾角α适当减小一定的角度，仍用F平行于斜面向上拉物体A，轻绳的拉力大小为F2，则下列判断中正确的是 （ ）
A．F1 = F2
B．F1 < F2
C．F1 > F2
D．因A、B质量及α 大小未知，
故无法判断F1 = F2大小关系
α
F
A
B
A
临界问题
在某些物理情境中，物体运动状态变化的过程中，由于条件的变化，会出现两种状态的衔接，两种现象的分界，同时使某个物理量在特定状态时，具有最大值或最小值。这类问题称为临界问题。
基本方法
寻找临界条件
题目中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“恰脱离”等词语对临界状态给出了明确的暗示，审题时，一定要抓住这些特定的词语发掘其内含规律，找出临界条件.
临界问题
与地面、固定档板以及其他接触面的分离问题
在水平向右运动的小车上，有一倾角θ=370的光滑斜面，质量为m的小球被平行于斜面的细绳系住而静止于斜面上，如图所示。当小车以（1）a1=g, (2) a2=2g 的加速度水平向右运动时，绳对小球的拉力及斜面对小球的弹力各为多大？
θ
a
[小结] 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刚好为零。
临界问题
与地面、固定档板以及其他接触面的分离问题
如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k， C为一固定挡板。系统处一静止状态，现开始用一恒力 F 沿斜面方向拉物块 A 使之向上运动，求物块 B 刚要离开 C 时物块 A 的加速度 a 和从开始到此时物块 A 的位移d。
C
θ
A
B
刚要
答案： a =
d =
临界问题
绳子处于松驰状态的临界问题
在水平向右运动的小车上，有一倾角θ=370的光滑斜面，质量为m的小球被平行于斜面的细绳系住而静止于斜面上，如图所示。当小车以a = g 的加速度水平向左运动时，绳对小球的拉力为多大？
θ
a
[小结] 绳子松弛的临界条件是：绳中拉力刚好为零。
临界问题
处于变速运动状态的两物体分离临界问题
有一质量M = 4kg的小车置于光滑水平桌面上，在小车上放一质量m = 6kg的物块，动摩擦因素 = 0.2. 为了使M、m 一起向右做匀加速运动则作用在m上的水平拉力为多少？（g = 10m/s2；设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。)
F
m
M
小结：存在静摩擦的连接系统，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： 静摩擦力达最大值
临界问题
处于变速运动状态的两物体分离临界问题
如图所示，一个弹簧放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P的质量M＝10.5kg，Q的质量m＝1.5kg，弹簧的质量不计，劲度系数k＝800N/m，系统处于静止状态，现给P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在0.2s以后，F为恒力，求：(g＝10m/s2)
(1)力F的最大值与最小值。
(2)写出力F随时间变化的关系式。
临界问题
关于几个临界条件的归纳
相互接触的两个物体将要脱离
相互作用的弹力为零
绳子松弛
绳中拉力为零
静摩擦连接系统两物体分离
静摩擦力达最大值
相对运动物体分离
两者速度相同、加速度相同