人教版高中物理必修1第四章第3节牛顿第二定律经典例题(共28张PPT)

(共28张PPT)
牛顿第二定律的应用
一、
从受力确定运动情况
已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量(运动学量)。
物体运
动情况
运动学
公
式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
二、从运动情况确定受力
已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。
处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。
物体运
动情况
运动学
公
式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
解：木箱受力如图：将F正交分解，则：
一木箱质量为ｍ=10Kg，与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2，现用斜向右下方Ｆ=100N的力推木箱，使木箱在水平面上做匀加速运动。Ｆ与水平方向成θ=37O角，求经过ｔ=5秒时木箱的速度。
FN
mg
Ff
F
θ
F1
F2
F2=
F
sinθ
②
F1=
F
cosθ
①
Ff＝μFN
⑤
由①②③④⑤
⑥得
竖直方向：
③
水平方向：
④
v
＝at
⑥
代入数据可得：
v
＝２４m/s
一个滑雪的人，质量m＝75kg，以v0＝2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ＝30°，在t＝5s的时间内滑下的路程S＝60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。
θ
F2
F1
θ
mg
F阻
FN
F1=
mgsinθ
②
根据牛顿第二定律:F1－F阻＝m
a
③
1
2
由S＝v0
t＋at2
得
a
＝
t2
2（S－v0t）
由①②③
得F阻＝F1－ma
=
mgsinθ-
t2
2
m（S－v0t）
已知运动情况求受力情况
F阻
方向沿斜面向上
滑雪的人滑雪时受力如图，将G分解得：
代入数据可得：
F阻＝67.5N
1
一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为μ，现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F推木箱，求从静止开始经过
t
秒时木箱的速度？
G
N
f
θ
Vt=？
V0=
0
F
Fcosθ
Fsinθ
竖直方向
N–
Fsinθ
=
G???①
水平方向
Fcosθ-
f
=
ma??
②
二者联系
f=μN?????????????
③
如果还要求经过
t
秒时木箱的速度vt=a
t
连结体问题：
连结体：两个(或两个以上)物体相互连　　　结参与运动的系统。
隔离法，整体法
光滑的水平面上有质量分别为m1、m2的两物体
静止靠在一起(如图)
,现对m1施加一个大小为
F
方向向右的推力作用。求此时物体m2受到物体
m1的作用力F1
m1
m2
F
[m1]
F
F1
[m2]
F1
FN1
[
解法一
]：
分别以m1、m2为隔离体作受力分析
FN2
m1g
m2g
对m1有
：F
–
F1
=
m
1a
（1）
对m2有:
F1
=
m2
a
（2）
联立（1）、（2）可得
F1
=
m1
m2
F
[m2]
F1
FN2
[
解法二
]：
对m1、m2视为整体作受力分析
m2g
有
：F
=
（m
1+
m2）a
（1）
对m2作受力分析
联立（1）、（2）可得
F1
=
FN
（m1
+
m2）g
F
有
：F1
=
m2
a
（2）
光滑的水平面上有质量分别为m1、m2的两物体
静止靠在一起(如图)
,现对m1施加一个大小为
F
方向向右的推力作用。求此时物体m2受到物体
m1的作用力F1
求m1对m2的作用力大小。
m1
m2
m2g
F1
FN
Ff
用水平推力F向左推
m1、m2间的作用力与原来相同吗？
对m2受力分析：
思考：
m
M
θ
F
例４.质量为M的斜面放置于水平面上，其上有质量为m
的小物块，各接触面均无摩擦力，将水平力
F加在M上，要求m与M不发生相对滑动，力F应为多大?
解:以m为对象；其受力如图：由图可得：
动
力
学
中
的
临
界
极
值
问
题
瞬时加速度的分析问题
分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键——分析瞬时前后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。
有两种模型：
①刚性绳（或接触面）：是一种不需要发生明显形变就能产生弹力的物体，若剪断（或脱离）后，其中弹力立即发生变化，不需要形变恢复的时间。
②弹簧（或橡皮绳）：特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力可以看成不变。
一条轻弹簧上端固定在天花板上,下端连接一物体A,A的下边通过一轻绳连接物体B。A、B的质量相同均为m,待平衡后剪断A、B间的细绳,则剪断细绳的瞬间,物体A、B加速度和方向?
A
B
A
B
如图,两个质量均为m的重物静止,若剪断绳OA,则剪断瞬间A和B的加速度分别是多少?
0
质量皆为m的A,B两球之间系着一个不计质量的轻弹簧,放在光滑水平台面上,A球紧靠墙壁,今用力F将B球向左推压弹簧,平衡后,突然将力F撤去的瞬间A,B的加速度分别为多少？
两物体P,Q分别固定在质量可以忽略不计的弹簧的两端,竖直放在一块水平板上并处于平衡状态,两物体的质量相等,如突然把平板撤开,在刚撤开的瞬间P,Q的加速度各是多少?
Q
P
如图,
质量为m的小球处于静止状态,若将绳剪断,则此瞬间小球的加速度是多少?
B
m
A
θ
如图所示，吊篮A、物体B、物体C的质量均为m，B和C分别固定在竖直弹簧两端，弹簧的质量不计．整个系统在轻绳悬挂下处于静止状态．现将悬挂吊篮的轻绳剪断，在轻绳刚断的瞬间（　　）
A．物体B的加速度大小为g
B．物体C的加速度大小为2g
C．吊篮A的加速度大小为3g
D．A、C间的弹力大小为0.5mg
D
可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
⑴v0＞v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速
(2)v0＜v时，可能一直加速，也可能先加速再匀速
传送带较短时，滑块一直减速达到左端
(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端．其中v0＞v返回时速度为v，当v0＜v返回时速度为v0
模型　传送带模型
可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
⑴可能一直加速
(2)可能一直匀速
(3)可能先减速后反向加速
可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
(3)可能先以a1加速后以a2加速
可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
(3)可能一直匀速
(4)可能先以a1加速后以a2加速
模型　“等时圆”模型
图中的AB、AC、AD都是光滑的轨道，A、B、C、D四点在同一竖直圆周上，其中AD是竖直的。一小球从A点由静止开始，分别沿AB、AC、AD轨道滑下B、C、D点所用的时间分别为tl、t2、t3。则
A．tl=t2=t3
B．tl>t2>t3
C．tlD．t3>tl>t2
V0
θ
物体以某一初速度v0冲上倾角为θ的斜面，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，则物体经多长时间上滑至最高点？
θ
小车的斜面光滑，倾角为θ，木块位于斜面上，则小车应以什么样的加速度运动才能使木块与它保持相对静止？
判断车在做什么样的运动？
θ
m
若m、θ已知，则车的加速度多大？
θ
m
小车下滑的加速度为多大时系小球的细线刚好与斜面垂直？
A
B
C
D
Ｆ
5.四个相同的木块并排放在光滑的水平地面上,
当用力F推A使它们共同加速运动时,
A对B的作用力是多少?
6.如图所示,在光滑的地面上,水平外力F拉动小车和木块一起做加速运动,小车质量为M,木块质量为m,设加速度大小为a,木块和小车之间的动摩擦因数为?,则在这个过程中,木块受到的摩擦力大小是:
M
m
a
F
A,?mg
B.ma
C,mF/(M+m)
D,F-Ma
7.如图:m1>m2,滑轮质量和摩擦不计,则当将两物体由静止释放后,弹簧秤的读数是多少?
M1
M2
8.在气垫导轨上用不可伸缩的细绳，一端系在质量为m1
的滑块上，另一端系在质量为m2
的钩码上，如图所示。设导轨与滑块之间、细绳与滑轮之间
无摩擦，求滑块的加速度以及细绳的拉力。
m1
m2
a
a