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文檔簡介
第五節(jié)牛頓第二定律的應(yīng)用力與運動
第五節(jié)牛頓第二定律的應(yīng)用力與運動45牛頓第二定律的應(yīng)用課件(粵教版必修1)1.知道應(yīng)用牛頓第二定律解答兩類基本問題.2.能結(jié)合物體的運動情況進行受力分析.3.能根據(jù)受力情況進行分析、判斷和研究物體的運動情況.4.掌握解題的基本思路和分析方法.5.能結(jié)合運動學公式來解簡單的力學問題.1.知道應(yīng)用牛頓第二定律解答兩類基本問題.45牛頓第二定律的應(yīng)用課件(粵教版必修1)1.牛頓第二定律的內(nèi)容:物體的________與物體__________成正比,與__________成反比.加速度的方向與合外力方向________.2.牛頓第二定律的表達式為________;其中F是物體__________;a是指物體的________.3.用牛頓第二定律解題的一般步驟:(1)選擇________;(2)分析研究對象的________(畫受力圖);1.加速度所受的合外力物體的質(zhì)量相同2.F=ma所受的合外力加速度3.研究對象受力情況1.牛頓第二定律的內(nèi)容:物體的________與物體____(3)________________,一般盡量使一條坐標軸與加速度方向________.對只有兩個力的簡單情況,可直接用平行四邊形定則;(4)根據(jù)__________列方程(分別沿兩坐標軸方向列兩個方程);(5)聯(lián)立方程求解;(6)分析解方程所得結(jié)果的________,確定最后結(jié)果.建立直角坐標系重合牛頓第二定律合理性(3)________________,一般盡量使一條坐標軸4.運用牛頓運動定律解決的動力學問題常??梢苑譃閮煞N類型:類型一:已知物體的_______,求解物體的______.如物體運動的______、______及______等.類型二:已知物體的________,要求推斷物體的________.如確定力的________和________等.但不管哪種類型,_____始終是聯(lián)系_____的橋梁.5.常用的運動學公式為勻變速直線運動公式,________;________;________.4.受力情況運動情況位移速度時間運動情況受力情況大小方向加速度運動和力5.vt=v0+at
s=v0t+1/2at2
vt2-v02=2as4.運用牛頓運動定律解決的動力學問題常??梢苑譃閮煞N類型:445牛頓第二定律的應(yīng)用課件(粵教版必修1)考點一用牛頓運動定律解決兩類基本問題動力學的兩類基本問題:①由受力情況判斷物體的運動狀態(tài);②由運動情況判斷物體的受力情況.解決這兩類基本問題的方法是,以加速度(a)為橋梁,由運動學公式和牛頓定律列方程求解.解決這類問題進行正確的受力分析和運動過程分析是關(guān)鍵,要習慣于畫受力圖和運動草圖.考點一用牛頓運動定律解決兩類基本問題動力學的1.由受力情況判斷物體的運動狀態(tài)在受力情況已知的情況下,要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的運動速度或位移.處理這類問題的基本思路是:先求出幾個力的合力,由牛頓第二定律(F=ma)求出加速度,再由運動學的有關(guān)公式求出速度或位移.1.由受力情況判斷物體的運動狀態(tài)如右圖所示,一個靜止在水平面上的物體,質(zhì)量是2.0kg,在水平方向受到4.4N的拉力,物體受到水平面施加的滑動摩擦力是2.2N,求物體在4.0s末時的速度和4.0s內(nèi)發(fā)生的位移?解析:此題目是根據(jù)已知的受力情況來求物體的運動情況.物體受到四個力的作用,水平拉力F、滑動摩擦力f、物體的重力G、水平面的支持力N.物體在豎直方向沒有加速度,重力G和支持力N大小相等,方向相反,彼此平衡.如右圖所示,一個靜止在水平面上的物體,如上圖所示,合外力就是水平方向的外力F和f的合力.物體在水平面上運動,而且水平方向的滑動摩擦力已經(jīng)給出,不需要根據(jù)豎直方向的壓力來求.這樣就可以只考慮水平方向的力,不考慮豎直方向的彼此平衡的力.取水平向左的正方向,則由牛頓第二定律得:F-f=ma.∴a=(F-f)/m=(4.4-2.2)/2.0m/s2=1.1m/s2物體運動的初速度v0=0,將a值代入公式得:vMt=v0+at=0+1.1×4.0m/s=4.4m/ss=v0t+1/2at2=0+1/2×1.1×42m=8.8m答案:4.4m/s8.8m如上圖所示,合外力就是水平方向的外力F和f的合力.物體在水平練習1.如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊沿傾角為θ的斜面下滑,滑塊與斜面間動摩擦因數(shù)為μ,求滑塊下滑的加速度.解析:物體受力如圖所示,并建立下圖所示坐標系.練習1.如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊沿傾角為θ的斜面下滑,滑塊與由牛頓第二定律得mgsinθ-Ff=ma①FN-mgcosθ=0②Ff=μFN③聯(lián)立以上幾式得a=g(sinθ-μcosθ)方向沿斜面向下,滑塊做勻加速直線運動答案:g(sinθ-μcosθ)由牛頓第二定律得2.由運動情況判斷物體的受力情況對于第二類問題,在運動情況已知情況下,要求判斷出物體的未知力的情況,其解題思路一般是:已知加速度或根據(jù)運動規(guī)律求出加速度,再由牛頓第二定律求出合力,從而確定未知力,至于牛頓第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法則(平行四邊形法則)或正交分解法.2.由運動情況判斷物體的受力情況一輛質(zhì)量為1.0×103kg的小汽車正以10m/s的速度行駛,現(xiàn)在讓它在12.5m的距離內(nèi)勻減速地停下來,求所需的阻力.解析:這個題目是根據(jù)運動情況求解汽車所受的阻力.研究對象汽車:m=1.0×103kg;運動情況:勻減速運動至停止v=0,x=12.5m.初始條件v0=10m/s,求阻力F阻.由運動情況和初始條件,根據(jù)運動學公式可求出加速度.再根據(jù)牛頓第二定律求出汽車受的合外力,最后由受力分析可知合外力即阻力.一輛質(zhì)量為1.0×103kg的小畫圖分析如圖所示,選v0方向為正方向由運動學公式v2-v=2ax得:a=(0-v)/2x=-102/2×12.5m/s2=-4m/s2據(jù)牛頓第二定律列方程,豎直方向:FN-G=0.水平方向:F阻=ma=1.0×103×(-4)N=-4.0×103N,負值表示力的方向跟速度方向相反.答案:4.0×103N與速度方向相反.點評:確定物體受力情況就是確定物體受到的未知力,有時需要通過確定力進一步確定出與力有關(guān)的其他幾個量,如物體的質(zhì)量、動摩擦因數(shù)、彈簧的形變量、斜面傾角大小等.畫圖分析如圖所示,選v0方向為正方向點評:確定物體受力情況就練習2.質(zhì)量為m的物體放在傾角為α的斜面上,物體和斜面間的動摩擦系數(shù)為μ,如沿水平方向加一個力F,使物體沿斜面向上以加速度a做勻加速直線運動,如圖所示,則F多大?解析:(1)受力分析:物體受四個力作用:重力mg、彈力FN、推力F、摩擦力Ff,(2)建立坐標系:以加速度方向即沿斜面向上為x軸正向,分解F和mg如圖所示;練習2.質(zhì)量為m的物體放在傾角為α的斜面上,物體和斜面間的動(3)建立方程并求解x方向:Fcosα-mgsinα-Ff=ma①y方向:FN-mgcosα-Fsinα=0②f=μFN③三式聯(lián)立求解得:F=m(a+gsinα+μgcosα)/(cosα-μsinα)答案:m(a+gsinα+μgcosα)/(cosα-μsinα)(3)建立方程并求解考點二牛頓三個運動定律的區(qū)別與聯(lián)系牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律區(qū)別內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度方向跟合外力的方向相同作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上公式
F合=maF=-F′考點二牛頓三個運動定律的區(qū)別與聯(lián)系牛頓第一定律牛區(qū)別意義明確了力的概念,指出了力是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因,即力是產(chǎn)生加速度的原因揭示了加速度是力作用的結(jié)果,揭示了力、質(zhì)量、加速度的定量關(guān)系揭示了物體間力的作用的相互性,明確了相互作用力的關(guān)系研究方法根據(jù)理想實驗歸納總結(jié)得出,不能直接用實驗驗證用控制變量法研究F、m、a之間的關(guān)系,可用實驗驗證由實際現(xiàn)象歸納總結(jié)得出,可用實驗驗證聯(lián)系牛頓三個運動定律是一個整體,是動力學的基礎(chǔ),牛頓第二定律是以牛頓第一定律為基礎(chǔ),由實驗總結(jié)得出的區(qū)別意義明確了力的概念,指出了力是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因如圖表示某小球所受的合外力與時間的關(guān)系,各段的合力大小相同,作用時間相同,設(shè)小球從靜止開始運動,由此可判定()A.小球向前運動,再返回停止B.小球向前運動再返回不會停止C.小球始終向前運動D.小球向前運動一段時間后停止如圖表示某小球所受的合外力與時解析:開始時,小球在第1s內(nèi)做勻加速直線運動,在第2s內(nèi)做勻減速直線運動在第2s末小球速度恰好為零,然后第3s內(nèi)又重復第1s內(nèi)的運動狀態(tài),就這樣依次加速、減速運動下去,但速度方向不會發(fā)生改變,故C正確.答案:C點評:此類問題,一定要認真分析過程,掌握好力和加速度的瞬時對應(yīng)關(guān)系,搞清運動過程、找準運動規(guī)律,應(yīng)用已學知識求解.解析:開始時,小球在第1s內(nèi)做勻加速直線運動,在第2s內(nèi)練習3.在靜止的小車內(nèi),用細繩a和b系住一個小球,繩a在豎直方向成θ角,拉力為Ta,繩b成水平狀態(tài),拉力為Tb.現(xiàn)讓小車從靜止開始向右作勻加速直線運動,如圖所示,此時小球在車內(nèi)的位置仍保持不變(角θ不變),則兩根細繩的拉力變化情況是()A.Ta變大,Tb不變B.Ta變大,Tb變小C.Ta變大,Tb變大D.Ta不變,Tb變小練習3.在靜止的小車內(nèi),用細繩a和b系住一個小球,繩a在豎直解析:因小球在豎直方向上沒有加速度,所以有:Fy=0,且θ未變,則TAy=mg不變,所以TA不變,則TAx也不變,小球有向右的a,所以∑Fx≠0(向右),故TB↓.
答案:D解析:因小球在豎直方向上沒有加速度,所以有:Fy=0,且θ未考點三牛頓運動定律的瞬時性牛頓第二定律是表示力的瞬時作用規(guī)律,描述的是力的瞬時作用效果——產(chǎn)生加速度.物體在某一時刻加速度的大小和方向,是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向來決定的.當物體所受到的合外力發(fā)生變化時,它的加速度隨即也要發(fā)生變化,F(xiàn)=ma對運動過程的每一瞬間成立,加速度與力是同一時刻的對應(yīng)量,即同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失.無明顯形變產(chǎn)生的彈力能突變,如“繩”和“線”的彈力;有明顯形變產(chǎn)生的彈力不能突變,如“彈簧”和“橡皮繩”的彈力.考點三牛頓運動定律的瞬時性牛頓第二定律是如圖所示,一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細線上,L1的一端懸掛在天花板上,與豎直方向夾角為θ,L2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將L2線剪斷,求剪斷瞬時物體的加速度.若將圖(a)中的細線L1改為長度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧,如圖(b)所示,其他條件不變,求剪斷瞬時物體的加速度?如圖所示,一質(zhì)量為m的物體系于長解析:L2被剪斷的瞬間,L1上張力的大小發(fā)生了突變,此瞬間F合=mgsinθ,a=gsinθ,方向垂直L1向下:若將圖(a)中的細線L1改為長度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧.設(shè)L1線上拉力為T1,L2線上拉力為T2,重力為mg,物體在三力作用下保持平衡:T1cosθ=mg,T1sinθ=T2,T2=mgtanθ剪斷線的瞬間,T2突然消失,物體即在T2反方向獲得加速度.因為mgtanθ=ma,所以加速度a=gtanθ,方向在T2反方向.答案:見解析解析:L2被剪斷的瞬間,L1上張力的大小發(fā)生了突變,此瞬間練習4.如圖所示,質(zhì)量為m的小球用水平彈簧系住,并用傾角為30°的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止狀態(tài).當木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度為()練習4.如圖所示,質(zhì)量為m的小球用水平彈簧系住,并用傾角為3解析:由于彈簧彈力不會突變,但當木板AB突然向下撤離的瞬間,小球所受合力與木板的支持力等大方向,故合力方向垂直木板向下.答案C正確.
答案:C解析:由于彈簧彈力不會突變,但當木板AB突然向下撤離的瞬間,45牛頓第二定律的應(yīng)用課件(粵教版必修1)1.解決連接體的方法——整體法與隔離法兩個或兩個以上物體相互連接參與運動的系統(tǒng)稱為連接體.解決這類問題通常用到整體法與隔離法.隔離法與整體法,不是相互對立的,一般問題的求解中,隨著研究對象的轉(zhuǎn)化,往往兩種方法交叉運用,相輔相成.(1)整體法:采用整體法時不僅可以把幾個物體作為整體,也可以把幾個物理過程作為一個整體,采用整體法可以避免對整體內(nèi)部進行繁鎖的分析,常常使問題解答更簡便、明了.其基本步驟如下:1.解決連接體的方法——整體法與隔離法①明確研究的系統(tǒng)或運動的全過程.②畫出系統(tǒng)的受力圖和運動全過程的示意圖.③尋找未知量與已知量之間的關(guān)系,選擇適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解.(2)隔離法:把所研究對象從整體中隔離出來進行研究,最終得出結(jié)論的方法稱為隔離法.可以把整個物體隔離成幾個部分來處理,也可以把整個過程隔離成幾個階段來處理,還可以對同一個物體,同一過程中不同物理量的變化進行分別處理.運用隔離法解題的基本步驟:①明確研究的系統(tǒng)或運動的全過程.①明確研究對象或過程、狀態(tài),選擇隔離對象.選擇原則是:一要包含待求量,二是所選隔離對象和所列方程數(shù)盡可能少.②將研究對象從系統(tǒng)中隔離出來;或?qū)⒀芯康哪碃顟B(tài)、某過程從運動的全過程中隔離出來.③對隔離出的研究對象、過程、狀態(tài)分析研究,畫出某狀態(tài)下的受力圖或某階段的運動過程示意圖.④尋找未知量與已知量之間的關(guān)系,選擇適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解.①明確研究對象或過程、狀態(tài),選擇隔離對象.選擇原則是:一要包如圖所示,A、B兩木塊的質(zhì)量分別為mA、mB,在水平推力F作用下沿光滑水平面勻加速向右運動,求A、B間的彈力N.解析:這里有a、N兩個未知數(shù),需要要建立兩個方程,要取兩次研究對象.比較后可知分別以B、(A+B)為對象較為簡單(它們在水平方向上都只受到一個力作用)如圖所示,A、B兩木塊的質(zhì)量分別為點評:這個結(jié)論還可以推廣到水平面粗糙時(A、B與水平面間μ相同);也可以推廣到沿斜面方向推A、B向上加速的問題,有趣的是,答案是完全一樣的.點評:這個結(jié)論還可以推廣到水平面粗糙時(A、B與水平面間μ相5.如圖所示,傾角為θ的斜面與水平面間、斜面與質(zhì)量為m的木塊間的動摩擦因數(shù)均為μ,木塊由靜止開始沿斜面加速下滑時斜面始終保持靜止.求水平面給斜面的摩擦力大小和方向.5.如圖所示,傾角為θ的斜面與水平面間、斜面與質(zhì)量為m的木塊解析:以斜面和木塊整體為研究對象,水平方向僅受靜摩擦力作用,而整體中只有木塊的加速度有水平方向的分量.可以先求出木塊的加速度a=g(sinθ-μcosθ),再在水平方向?qū)|(zhì)點組用牛頓第二定律,很容易得到:Ff=mg(sinθ-μcosθ)cosθ如果給出斜面的質(zhì)量M,本題還可以求出這時水平面對斜面的支持力大小為:FN=mg+mg(cosα+μsinα)sinθ這個值小于靜止時水平面對斜面的支持力.答案:mg(sinθ-μcosθ)cosθ解析:以斜面和木塊整體為研究對象,水平方向僅受靜摩擦力作用,2.面接觸物體分離的條件及其應(yīng)用相互接觸的物體間可能存在彈力作用.對于面接觸的物體,在接觸面間彈力變?yōu)榱銜r,它們將要分離.抓住相互接觸物體分離的這一條件,就可順利解答相關(guān)問題.下面舉例說明.如圖所示,細線的一端固定于傾角為45°的光滑楔形滑塊A的頂端P處,細線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球.當滑塊至少以加速度a=________向左運動時,小球?qū)瑝K的壓力等于零,當滑塊以a=2g的加速度向左運動時,線中拉力T=________.2.面接觸物體分離的條件及其應(yīng)用如圖所解析:當滑塊具有向左的加速度a時,小球受重力mg、繩的拉力T和斜面的支持力N作用,如圖所示.在水平方向有:Tcos45°-Ncos45°=ma;在豎直方向有:Tsin45°-Nsin45°-mg=0.由上述兩式可解出:解析:當滑塊具有向左的加速度a時,小球受重力mg、繩的拉力T由此兩式可看出,當加速度a增大時,球受支持力N減小,繩拉力T增加.當a=g時,N=0,此時小球雖與斜面有接觸但無壓力,處于臨界狀態(tài).這時繩的拉力:T=mg/cos45°=mg.當滑塊加速度a>g時,則小球?qū)ⅰ帮h”離斜面,只受兩力作用,如圖所示,此時細線與水平方向間的夾角α<45°.由牛頓第二定律得:Tcosα=ma,Tsinα=mg,解得:由此兩式可看出,當加速度a增大時,球受支持力N減小,繩拉力T祝您學業(yè)有成祝您學業(yè)有成第五節(jié)牛頓第二定律的應(yīng)用力與運動
第五節(jié)牛頓第二定律的應(yīng)用力與運動45牛頓第二定律的應(yīng)用課件(粵教版必修1)1.知道應(yīng)用牛頓第二定律解答兩類基本問題.2.能結(jié)合物體的運動情況進行受力分析.3.能根據(jù)受力情況進行分析、判斷和研究物體的運動情況.4.掌握解題的基本思路和分析方法.5.能結(jié)合運動學公式來解簡單的力學問題.1.知道應(yīng)用牛頓第二定律解答兩類基本問題.45牛頓第二定律的應(yīng)用課件(粵教版必修1)1.牛頓第二定律的內(nèi)容:物體的________與物體__________成正比,與__________成反比.加速度的方向與合外力方向________.2.牛頓第二定律的表達式為________;其中F是物體__________;a是指物體的________.3.用牛頓第二定律解題的一般步驟:(1)選擇________;(2)分析研究對象的________(畫受力圖);1.加速度所受的合外力物體的質(zhì)量相同2.F=ma所受的合外力加速度3.研究對象受力情況1.牛頓第二定律的內(nèi)容:物體的________與物體____(3)________________,一般盡量使一條坐標軸與加速度方向________.對只有兩個力的簡單情況,可直接用平行四邊形定則;(4)根據(jù)__________列方程(分別沿兩坐標軸方向列兩個方程);(5)聯(lián)立方程求解;(6)分析解方程所得結(jié)果的________,確定最后結(jié)果.建立直角坐標系重合牛頓第二定律合理性(3)________________,一般盡量使一條坐標軸4.運用牛頓運動定律解決的動力學問題常??梢苑譃閮煞N類型:類型一:已知物體的_______,求解物體的______.如物體運動的______、______及______等.類型二:已知物體的________,要求推斷物體的________.如確定力的________和________等.但不管哪種類型,_____始終是聯(lián)系_____的橋梁.5.常用的運動學公式為勻變速直線運動公式,________;________;________.4.受力情況運動情況位移速度時間運動情況受力情況大小方向加速度運動和力5.vt=v0+at
s=v0t+1/2at2
vt2-v02=2as4.運用牛頓運動定律解決的動力學問題常??梢苑譃閮煞N類型:445牛頓第二定律的應(yīng)用課件(粵教版必修1)考點一用牛頓運動定律解決兩類基本問題動力學的兩類基本問題:①由受力情況判斷物體的運動狀態(tài);②由運動情況判斷物體的受力情況.解決這兩類基本問題的方法是,以加速度(a)為橋梁,由運動學公式和牛頓定律列方程求解.解決這類問題進行正確的受力分析和運動過程分析是關(guān)鍵,要習慣于畫受力圖和運動草圖.考點一用牛頓運動定律解決兩類基本問題動力學的1.由受力情況判斷物體的運動狀態(tài)在受力情況已知的情況下,要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的運動速度或位移.處理這類問題的基本思路是:先求出幾個力的合力,由牛頓第二定律(F=ma)求出加速度,再由運動學的有關(guān)公式求出速度或位移.1.由受力情況判斷物體的運動狀態(tài)如右圖所示,一個靜止在水平面上的物體,質(zhì)量是2.0kg,在水平方向受到4.4N的拉力,物體受到水平面施加的滑動摩擦力是2.2N,求物體在4.0s末時的速度和4.0s內(nèi)發(fā)生的位移?解析:此題目是根據(jù)已知的受力情況來求物體的運動情況.物體受到四個力的作用,水平拉力F、滑動摩擦力f、物體的重力G、水平面的支持力N.物體在豎直方向沒有加速度,重力G和支持力N大小相等,方向相反,彼此平衡.如右圖所示,一個靜止在水平面上的物體,如上圖所示,合外力就是水平方向的外力F和f的合力.物體在水平面上運動,而且水平方向的滑動摩擦力已經(jīng)給出,不需要根據(jù)豎直方向的壓力來求.這樣就可以只考慮水平方向的力,不考慮豎直方向的彼此平衡的力.取水平向左的正方向,則由牛頓第二定律得:F-f=ma.∴a=(F-f)/m=(4.4-2.2)/2.0m/s2=1.1m/s2物體運動的初速度v0=0,將a值代入公式得:vMt=v0+at=0+1.1×4.0m/s=4.4m/ss=v0t+1/2at2=0+1/2×1.1×42m=8.8m答案:4.4m/s8.8m如上圖所示,合外力就是水平方向的外力F和f的合力.物體在水平練習1.如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊沿傾角為θ的斜面下滑,滑塊與斜面間動摩擦因數(shù)為μ,求滑塊下滑的加速度.解析:物體受力如圖所示,并建立下圖所示坐標系.練習1.如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊沿傾角為θ的斜面下滑,滑塊與由牛頓第二定律得mgsinθ-Ff=ma①FN-mgcosθ=0②Ff=μFN③聯(lián)立以上幾式得a=g(sinθ-μcosθ)方向沿斜面向下,滑塊做勻加速直線運動答案:g(sinθ-μcosθ)由牛頓第二定律得2.由運動情況判斷物體的受力情況對于第二類問題,在運動情況已知情況下,要求判斷出物體的未知力的情況,其解題思路一般是:已知加速度或根據(jù)運動規(guī)律求出加速度,再由牛頓第二定律求出合力,從而確定未知力,至于牛頓第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法則(平行四邊形法則)或正交分解法.2.由運動情況判斷物體的受力情況一輛質(zhì)量為1.0×103kg的小汽車正以10m/s的速度行駛,現(xiàn)在讓它在12.5m的距離內(nèi)勻減速地停下來,求所需的阻力.解析:這個題目是根據(jù)運動情況求解汽車所受的阻力.研究對象汽車:m=1.0×103kg;運動情況:勻減速運動至停止v=0,x=12.5m.初始條件v0=10m/s,求阻力F阻.由運動情況和初始條件,根據(jù)運動學公式可求出加速度.再根據(jù)牛頓第二定律求出汽車受的合外力,最后由受力分析可知合外力即阻力.一輛質(zhì)量為1.0×103kg的小畫圖分析如圖所示,選v0方向為正方向由運動學公式v2-v=2ax得:a=(0-v)/2x=-102/2×12.5m/s2=-4m/s2據(jù)牛頓第二定律列方程,豎直方向:FN-G=0.水平方向:F阻=ma=1.0×103×(-4)N=-4.0×103N,負值表示力的方向跟速度方向相反.答案:4.0×103N與速度方向相反.點評:確定物體受力情況就是確定物體受到的未知力,有時需要通過確定力進一步確定出與力有關(guān)的其他幾個量,如物體的質(zhì)量、動摩擦因數(shù)、彈簧的形變量、斜面傾角大小等.畫圖分析如圖所示,選v0方向為正方向點評:確定物體受力情況就練習2.質(zhì)量為m的物體放在傾角為α的斜面上,物體和斜面間的動摩擦系數(shù)為μ,如沿水平方向加一個力F,使物體沿斜面向上以加速度a做勻加速直線運動,如圖所示,則F多大?解析:(1)受力分析:物體受四個力作用:重力mg、彈力FN、推力F、摩擦力Ff,(2)建立坐標系:以加速度方向即沿斜面向上為x軸正向,分解F和mg如圖所示;練習2.質(zhì)量為m的物體放在傾角為α的斜面上,物體和斜面間的動(3)建立方程并求解x方向:Fcosα-mgsinα-Ff=ma①y方向:FN-mgcosα-Fsinα=0②f=μFN③三式聯(lián)立求解得:F=m(a+gsinα+μgcosα)/(cosα-μsinα)答案:m(a+gsinα+μgcosα)/(cosα-μsinα)(3)建立方程并求解考點二牛頓三個運動定律的區(qū)別與聯(lián)系牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律區(qū)別內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度方向跟合外力的方向相同作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上公式
F合=maF=-F′考點二牛頓三個運動定律的區(qū)別與聯(lián)系牛頓第一定律牛區(qū)別意義明確了力的概念,指出了力是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因,即力是產(chǎn)生加速度的原因揭示了加速度是力作用的結(jié)果,揭示了力、質(zhì)量、加速度的定量關(guān)系揭示了物體間力的作用的相互性,明確了相互作用力的關(guān)系研究方法根據(jù)理想實驗歸納總結(jié)得出,不能直接用實驗驗證用控制變量法研究F、m、a之間的關(guān)系,可用實驗驗證由實際現(xiàn)象歸納總結(jié)得出,可用實驗驗證聯(lián)系牛頓三個運動定律是一個整體,是動力學的基礎(chǔ),牛頓第二定律是以牛頓第一定律為基礎(chǔ),由實驗總結(jié)得出的區(qū)別意義明確了力的概念,指出了力是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因如圖表示某小球所受的合外力與時間的關(guān)系,各段的合力大小相同,作用時間相同,設(shè)小球從靜止開始運動,由此可判定()A.小球向前運動,再返回停止B.小球向前運動再返回不會停止C.小球始終向前運動D.小球向前運動一段時間后停止如圖表示某小球所受的合外力與時解析:開始時,小球在第1s內(nèi)做勻加速直線運動,在第2s內(nèi)做勻減速直線運動在第2s末小球速度恰好為零,然后第3s內(nèi)又重復第1s內(nèi)的運動狀態(tài),就這樣依次加速、減速運動下去,但速度方向不會發(fā)生改變,故C正確.答案:C點評:此類問題,一定要認真分析過程,掌握好力和加速度的瞬時對應(yīng)關(guān)系,搞清運動過程、找準運動規(guī)律,應(yīng)用已學知識求解.解析:開始時,小球在第1s內(nèi)做勻加速直線運動,在第2s內(nèi)練習3.在靜止的小車內(nèi),用細繩a和b系住一個小球,繩a在豎直方向成θ角,拉力為Ta,繩b成水平狀態(tài),拉力為Tb.現(xiàn)讓小車從靜止開始向右作勻加速直線運動,如圖所示,此時小球在車內(nèi)的位置仍保持不變(角θ不變),則兩根細繩的拉力變化情況是()A.Ta變大,Tb不變B.Ta變大,Tb變小C.Ta變大,Tb變大D.Ta不變,Tb變小練習3.在靜止的小車內(nèi),用細繩a和b系住一個小球,繩a在豎直解析:因小球在豎直方向上沒有加速度,所以有:Fy=0,且θ未變,則TAy=mg不變,所以TA不變,則TAx也不變,小球有向右的a,所以∑Fx≠0(向右),故TB↓.
答案:D解析:因小球在豎直方向上沒有加速度,所以有:Fy=0,且θ未考點三牛頓運動定律的瞬時性牛頓第二定律是表示力的瞬時作用規(guī)律,描述的是力的瞬時作用效果——產(chǎn)生加速度.物體在某一時刻加速度的大小和方向,是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向來決定的.當物體所受到的合外力發(fā)生變化時,它的加速度隨即也要發(fā)生變化,F(xiàn)=ma對運動過程的每一瞬間成立,加速度與力是同一時刻的對應(yīng)量,即同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失.無明顯形變產(chǎn)生的彈力能突變,如“繩”和“線”的彈力;有明顯形變產(chǎn)生的彈力不能突變,如“彈簧”和“橡皮繩”的彈力.考點三牛頓運動定律的瞬時性牛頓第二定律是如圖所示,一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細線上,L1的一端懸掛在天花板上,與豎直方向夾角為θ,L2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將L2線剪斷,求剪斷瞬時物體的加速度.若將圖(a)中的細線L1改為長度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧,如圖(b)所示,其他條件不變,求剪斷瞬時物體的加速度?如圖所示,一質(zhì)量為m的物體系于長解析:L2被剪斷的瞬間,L1上張力的大小發(fā)生了突變,此瞬間F合=mgsinθ,a=gsinθ,方向垂直L1向下:若將圖(a)中的細線L1改為長度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧.設(shè)L1線上拉力為T1,L2線上拉力為T2,重力為mg,物體在三力作用下保持平衡:T1cosθ=mg,T1sinθ=T2,T2=mgtanθ剪斷線的瞬間,T2突然消失,物體即在T2反方向獲得加速度.因為mgtanθ=ma,所以加速度a=gtanθ,方向在T2反方向.答案:見解析解析:L2被剪斷的瞬間,L1上張力的大小發(fā)生了突變,此瞬間練習4.如圖所示,質(zhì)量為m的小球用水平彈簧系住,并用傾角為30°的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止狀態(tài).當木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度為()練習4.如圖所示,質(zhì)量為m的小球用水平彈簧系住,并用傾角為3解析:由于彈簧彈力不會突變,但當木板AB突然向下撤離的瞬間,小球所受合力與木板的支持力等大方向,故合力方向垂直木板向下.答案C正確.
答案:C解析:由于彈簧彈力不會突變,但當木板AB突然向下撤離的瞬間,45牛頓第二定律的應(yīng)用課件(粵教版必修1)1.解決連接體的方法——整體法與隔離法兩個或兩個以上物體相互連接參與運動的系統(tǒng)稱為連接體.解決這類問題通常用到整體法與隔離法.隔離法與整體法,不是相互對立的,一般問題的求解中,隨著研究對象的轉(zhuǎn)化,往往兩種方法交叉運用,相輔相成.(1)整體法:采用整體法時不僅可以把幾個物體作為整體,也可以把幾個物理過程作為一個整體,采用整體法可以避免對整體內(nèi)部進行繁鎖的分析,常常使問題解答更簡便、明了.其基本步驟如下:1.解決連接體的方法——整體法與隔離法①明確研究的系統(tǒng)或運動的全過程.②畫出系統(tǒng)的受力圖和運動全過程的示意圖.③尋找未知量與已知量之間的關(guān)系,選擇適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解.(2)隔離法:把所研究對象從整體中隔離出來進行研究,最終得出結(jié)論的方法稱為隔離法.可以把整個物體隔離成幾個部分來處理,也可以把整個過程隔離成幾個階段來處理,還可以對同一個物體,同一過程中不同物理量的變化進行分別處理.運用隔離法解題的基本步驟:①明確研究的系統(tǒng)或運動的全過程.①明確研究對象或過程、狀態(tài),選擇隔離對象.選擇原則
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