牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用課件

1、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律,第3講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,1. 能分析超重、失重問題 2. 能分析簡(jiǎn)單的臨界問題、傳送帶問題、圖象問題、連接體問題 3. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,1. 關(guān)于超重、失重、完全失重現(xiàn)象 (1) 超重現(xiàn)象：物體有_的加速度時(shí)，對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受重力的現(xiàn)象 (2) 失重現(xiàn)象：物體有_的加速度時(shí)，對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受重力的現(xiàn)象 (3) 完全失重現(xiàn)象：物體_的加速度ag時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?變?yōu)開的現(xiàn)象,向

2、上,大于,向下,小于,向下,零,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,2. 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的步驟 (1) 選取研究_，研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，并可把物體視為質(zhì)點(diǎn) (2) 確定研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)_，畫出物體運(yùn)動(dòng)情景的示意圖，并標(biāo)明物體運(yùn)動(dòng)速度與加速度的方向 (3) 分析研究對(duì)象的_情況，并畫出受力分析示意圖 (4) 選定合適的方向建立平面直角坐標(biāo)系，依據(jù)牛頓第二定律列出方程，如Fxmax，F(xiàn)ymay. (5) 代入已知條件求解結(jié)果并分析其結(jié)果的物理意義,對(duì)象,狀態(tài),受力,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,3. 解答連接體問題的常用方法 (1) 整體法 當(dāng)系統(tǒng)中各物體的_相同時(shí)，我們可以把系

3、統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體，這個(gè)整體的質(zhì)量等于各物體的_，當(dāng)整體受到的外力已知時(shí)，可用_求出整體的加速度,加速度,質(zhì)量之和,牛頓第二定律,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,2) 隔離法 當(dāng)求解系統(tǒng)內(nèi)物體間_時(shí)，常把物體從系統(tǒng)中“_”出來，進(jìn)行分析，依據(jù)牛頓第二定律列方程 (3) 外力和內(nèi)力 外力：系統(tǒng)外的物體對(duì)研究對(duì)象的作用力 內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力,相互作用力,隔離,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,超重與失重的本質(zhì)及其特征比較,超重與失重,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,AC,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,解析】 當(dāng)該同學(xué)站在力板傳感器上靜止不動(dòng)時(shí)，其合力為零，即壓力讀

4、數(shù)恒等于該同學(xué)的體重值，由圖線可知：該同學(xué)的體重為650 N，A項(xiàng)正確；每次下蹲，該同學(xué)都將經(jīng)歷先向下做加速(加速度方向向下)、后減速(加速度方向向上)的運(yùn)動(dòng)，即先經(jīng)歷失重狀態(tài)，后經(jīng)歷超重狀態(tài)，讀數(shù)F先小于體重、后大于體重；每次起立，該同學(xué)都將經(jīng)歷先向上做加速(加速度方向向上)、后減速(加速度方向向下)的運(yùn)動(dòng)，即先經(jīng)歷超重狀態(tài)，后經(jīng)歷失重狀態(tài)，讀數(shù)F先大于體重、后小于體重由圖線可知C項(xiàng)正確，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,CD,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,解析】 運(yùn)動(dòng)員與床面接觸到最低點(diǎn)，彈力先小于重力后大于重力，先加速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向先向下后向上，第一過程先失重后超重，C項(xiàng)正確；

5、第二過程是第一過程的逆過程，先超重后失重，D項(xiàng)正確,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,在臨界狀態(tài)，系統(tǒng)的一些物理量達(dá)到極值在臨界點(diǎn)的兩側(cè)，物體的受力情況、變化規(guī)律、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一般要發(fā)生改變，能否用變化的觀點(diǎn)正確分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律是求解這類題目的關(guān)鍵，而臨界點(diǎn)的確定是基礎(chǔ)確定臨界點(diǎn)一般用極端分析法，即把問題(物理過程)推到極端，分析在極端情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿足的條件，應(yīng)用牛頓第二定律列出極端情況下的方程求解 常見的臨界問題：(1) 繩子由松變緊(2) 恰好飛離接觸面(3) 恰好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),臨界狀態(tài)和極值問題,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,C,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,典題演示4(2017南師附中)如圖所示，兩個(gè)質(zhì)

6、量都是m的滑塊A和B，緊挨著并排放在水平桌面上，A、B間的接觸面垂直于圖中紙面且與水平面成角，所有接觸面都光滑無(wú)摩擦現(xiàn)用一個(gè)水平推力作用于滑塊A上，使A、B一起向右做加速運(yùn)動(dòng),牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,1) 如果要A、B間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，它們共同向右的最大加速度是多少？ 【答案】 gtan (2) 要使A、B間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，水平推力的大小應(yīng)在什么范圍內(nèi)才行？ 【答案】 0F2mgtan,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,解析】 解答本題的關(guān)鍵是地面對(duì)A的彈力為零時(shí)是A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件 (1) 在水平推力F作用下，A、B一起加速 所以F2ma 分別隔離A、B 受力如圖： 對(duì)A：FTsin ma，

7、 NmgTcos ， 對(duì)B: Tsin ma， NmgTcos,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,當(dāng)F增大，由知a增大，則由知T、T 均增大，從知T增大、 N減小當(dāng)N0時(shí)，對(duì)應(yīng)的加速度a為A、B不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件當(dāng)aa，A、B之間相互作用力T也增大，Tcos mg，對(duì)A有豎直向上的加速度，則A被擠離地面，則當(dāng)N0時(shí)，對(duì)A有Tcos mg ，對(duì)B有Tsin ma，解出agtan ，a為A、B一起向右運(yùn)動(dòng)的最大加速度 (2) 對(duì)整體Fma，且a最大值為agtan ，則A、B不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的水平推力的最大值為F2mgtan ，因?yàn)榈孛婀饣現(xiàn)0即可使A、B產(chǎn)生共同加速度. 故F的取值范圍為0F2mgta

8、n,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,1. 多過程問題的分析方法 (1) 將“多過程”分解為許多“子過程”，各“子過程”間由“銜接點(diǎn)”連接 (2) 對(duì)各“銜接點(diǎn)”進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，必要時(shí)畫出受力圖和過程示意圖,多過程問題的分析,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,3) 根據(jù)“子過程”和“銜接點(diǎn)”的模型特點(diǎn)選擇合理的物理規(guī)律列方程 (4) 分析“銜接點(diǎn)”速度、加速度等的關(guān)聯(lián)，確定各段間的時(shí)間關(guān)聯(lián)，并列出相關(guān)的輔助方程 (5) 聯(lián)立方程組，分析求解，對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的驗(yàn)征或討論,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,2. 解多個(gè)過程問題的思路為,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,注意：(1) 由于不同過程中受力發(fā)生了變化，所以加速度也會(huì)發(fā)

9、生變化，所以對(duì)每一過程都要分別進(jìn)行受力分析，分別求加速度 (2) 前后運(yùn)動(dòng)過程聯(lián)系點(diǎn)的特點(diǎn)：前一過程的末速度是后一過程的初速度，另外還有位移關(guān)系等,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,典題演示5(多選)(2017啟東中學(xué))如圖所示，直桿AB與水平面成角固定，在桿上套一質(zhì)量為m的小滑塊，桿底端B點(diǎn)處有一彈性擋板，桿與板面垂直，滑塊與擋板碰撞后原速率返回現(xiàn)將滑塊拉到A點(diǎn)由靜止釋放，與擋板第一次碰撞后恰好能上升到AB的中點(diǎn)，設(shè)重力加速度為g，由此可以確定() A. 滑塊下滑和上滑過程加速度的大小a1、a2 B. 滑塊第1次與擋板碰撞前速度v1 C. 滑塊與桿之間動(dòng)摩擦因數(shù) D. 滑塊第k次與擋板碰撞到第k1次與

10、擋板碰撞時(shí)間間隔t,AC,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,1) 管第一次落地彈起剛離開地面時(shí)管與球的加速度分別多大？ 【答案】 20 m/s2，方向向下30 m/s2，方向向上 (2) 求從管第一次落地彈起到球與管達(dá)到相同速度時(shí)所用的時(shí)間 【答案】 0.4 s (3) 求圓管的長(zhǎng)度L. 【答案】4 m,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,微模型3 連接體問題 在研究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí)，常會(huì)涉及相互關(guān)聯(lián)物體間的相互作用問題，即連接體問題 1. 連接體與隔離體 兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相連接組成的物體系統(tǒng)，稱為連接體如果把其中某個(gè)物體隔離出來，該物體即為隔離體 2. 外力和內(nèi)力 如果以物體系統(tǒng)為研究對(duì)象，受到系統(tǒng)之外的作用

11、力，這些力是系統(tǒng)受到的外力，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為內(nèi)力,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,3. 常見問題分析,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,CD,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,AD,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,解析】 因無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，所以無(wú)論橡皮泥粘到哪個(gè)木塊上，根據(jù)牛頓第二定律都有F3mgmg(3mm)a，系統(tǒng)加速度a都將減小，選項(xiàng)A對(duì)；若粘在A木塊上面，以C為研究對(duì)象，受F、摩擦力mg、繩子拉力T，F(xiàn)mgTma，a減小，F(xiàn)、mg不變，所以，T增大，選項(xiàng)B錯(cuò)；若粘在B木塊上面，a減小，以A為研究對(duì)象，m不變，所受摩擦力減小，選項(xiàng)C錯(cuò)；若粘在C木塊上面，a減小，A的摩擦力減小，以AB為整體，有T2mg2ma，T減

12、小，選項(xiàng)D對(duì),牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,學(xué)法指導(dǎo)】連接體問題的分析方法：整體法與隔離法 (1) 隔離法的選取原則：若連接體或關(guān)聯(lián)體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力時(shí)，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解 (2) 整體法的選取原則：若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求出物體之間的作用力，可以把它們看成一個(gè)整體來分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,3) 整體法、隔離法交替運(yùn)用原則：若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求出物體之間的作用力時(shí)，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)

13、象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,D,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,解析】 “起立”過程向上先加速后減速，“下蹲”過程向下先加速后減速，都能出現(xiàn)超重和失重的現(xiàn)象，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,2. (多選)(2015江蘇)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對(duì)地板的壓力() A. t2 s時(shí)最大 B. t2 s時(shí)最小 C. t8.5 s時(shí)最大 D. t8.5 s時(shí)最小,AD,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,解析】 在時(shí)間軸的上方，表示加速度向上，此時(shí)處于

14、超重狀態(tài)，在時(shí)間軸的下方，表示加速度向下，此時(shí)處于失重狀態(tài)，對(duì)地板的壓力減小，在t2 s時(shí)向上的加速度最大，此時(shí)對(duì)地板的壓力最大，所以A正確；在t8.5 s時(shí)具有向下的最大的加速度，此時(shí)對(duì)地板的壓力最小，所以D正確,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,A,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,解析】 m到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，M受到向上的彈簧彈力和向下的重力平衡F彈Mg，所以m受到向下、大小為F的彈簧彈力和重力，兩個(gè)力合力產(chǎn)生加速度，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；m速度最大時(shí)，受到的向上的彈簧彈力和向下的重力平衡，C項(xiàng)錯(cuò)誤；此時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，對(duì)M有向下的壓力，D項(xiàng)錯(cuò)誤,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,4. (2016金陵中學(xué))如圖(a)所示，一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上，上端放置一物體(物體與彈簧不連接)，初始時(shí)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上，使物體開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，拉力F與物體位移x的關(guān)系如圖(b)所示(取g10 m/s2)，則下列說法中正確的是() A. 物體與彈簧分離時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài) B. 彈簧的勁度系數(shù)為7.5 N/cm C. 物體的質(zhì)量為3 kg D. 物體的加速度大小為5 m/s2,D,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,B,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,解析】 對(duì)小球受力分析，小球受重力，繩拉力作用，加速度方向平行于桿，合力方向只能沿桿向下