2018版高中物理第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1:31张PPT

课件31张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θ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 θ
B.B球的加速度沿斜面向下,大小为g
C.A球的加速度沿斜面向上,大小为gsin θ
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 θ,烧断细线瞬间,对B球分析,有mgsin θ=maB,解得aB=gsin θ,方向沿斜面向下,故A,B错误;隔离对A分析,有F弹-mgsin θ=maA,解得aA=gsin θ,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:
①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.
②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=0
B.a1=a2=a3=a4=gC ?针对训练1-1? (2017·唐山高一期末)如图所示,质量为m=1 kg的小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=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=10 m/s2,此时轻弹簧的弹力大小为　　　　;小球的加速度大小为　　　　.?答案:10 N　14.14 m/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θ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 + F2 B.一定等于F1-F2
C.一定大于F2小于F1 D.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μ,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gtan 45°
B.加速度方向向右,大小为gtan 45°
C.加速度方向向左,大小为gsin 45°
D.加速度方向向右,大小为gsin 45°A 解析:对小球受力分析,如图所示.
根据牛顿第二定律mgtan 45°=ma
a=gtan 45°,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=2.0 kg,小车上放一个物体B,其质量为mB=1.0 kg.如图(甲)所示,给B一个水平推力F,当F增大到稍大于3.0 N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=2.0 N.
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=6.0 N.
答案:6.0 N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=0 B.aA=0,aB=g
C.aA=g,aB=g D.aA=g,aB=0B 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α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 ①
分别隔离A,B受力分析如图(甲)、(乙)所示.
对A:F-Tsin α=ma ②
N=mg-Tcos α ③
对B:T′sin α=ma ④
N′=mg+T′cos α
若F增大,由①知a增大,则由②④知T,T′均增大,由③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.当N=0时,对A有Tcos α=mg,对B有T′sin α=ma′解得a′=gtan α,a′为A,B一起向右运动的最大加速度.答案:(1)gtan α解析:(2)对整体F=2ma,且a最大值为a′=gtan α,则A,B不发生相对滑动的水平推力的最大值为F≤2mgtan α,故F的取值范围为0答案:(2)0