第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律專題g課件

第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律專題知識(shí)結(jié)構(gòu)牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律慣性牛頓運(yùn)動(dòng)定律靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)F合=ma1、兩類基本問題解題思路與方法2、物體系問題3、超、失重問題關(guān)鍵（1）受力分析、運(yùn)動(dòng)情況、過程分析;（2）注意同體性、矢量性、瞬時(shí)性、獨(dú)立性等特點(diǎn);（3）靈活運(yùn)用合成法、正交分解法、整體法、隔離法等F=-F'相互作用力的特點(diǎn)平衡狀態(tài)一小球從豎直在地面上輕彈簧正上方某處自由落下,試分析小球從剛接觸彈簧到彈簧被壓縮到最短過程中小球的速度、加速度怎樣變化?一、變力作用問題分析小結(jié):加速度變化取決于合外力的變化,速度的變化取決于加速度與速度方向的關(guān)系加速度先變小后變大,速度先變大后變??；1．一小球自空中自由落下，與正下方的直立輕質(zhì)彈簧接觸，直至速度為零的過程中，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，正確的是（）A．接觸后，小球作減速運(yùn)動(dòng)，加速度的絕對(duì)值越來越大，速度越來越小，最后等于零B．接觸后，小球先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，其速度先增加后減小直到為零C．接觸后，速度為零的地方就是彈簧被壓縮最大之處，加速度為零的地方也是彈簧被壓縮最大之處D．接觸后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方BD2．設(shè)雨滴從很高處豎直下落，所受空氣阻力f和其速度v成正比．則雨滴的運(yùn)動(dòng)情況是（）A．先加速后減速，最后靜止B．先加速后勻速C．先加速后減速直至勻速D．加速度逐漸減小到零BD3．一物體在幾個(gè)力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)使其中向東的一個(gè)力F的值逐漸減小到零，又馬上使其恢復(fù)到原值（方向不變），則（）A．物體始終向西運(yùn)動(dòng)B．物體先向西運(yùn)動(dòng)后向東運(yùn)動(dòng)C．物體的加速度先增大后減小D．物體的速度先增大后減小AC

1.合成法合成法是根據(jù)物體受到的力,用平行四邊形定則求出合力,再根據(jù)要求進(jìn)行計(jì)算的方法.這種方法一般適用于物體只受兩個(gè)力作用的情況.A.10mB.mC.20mD.(50+8)m二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的幾種方法解析小球受重力mg和繩的拉力FT兩個(gè)力的作用,受力情況如圖所示.根據(jù)平行四邊形定則,重力mg和繩的拉力FT的合力F的方向水平向左,由牛頓第二定律有F=ma=2mg=20m,由勾股定理得FT=(mg)2+F2,所以FT=10m.【例1】如圖1所示,在小車中懸掛一小球,若偏角θ未知,而已知擺球的質(zhì)量為m,小球隨小車水平向左運(yùn)動(dòng)的加速度為a=2g(取g=10m/s2),則繩的張力為 ()A圖1當(dāng)物體受到兩個(gè)以上的力作用而產(chǎn)生加速度時(shí),通常采用正交分解法解題.為減少矢量的分解,建立坐標(biāo)系時(shí),確定x軸的正方向常有以下兩種選擇.(1)分解力而不分解加速度分解力而不分解加速度,通常以加速度a的方向?yàn)閤軸的正方向,建立直角坐標(biāo)系,將物體所受的各個(gè)力分解在x軸和y軸上,分別求得x軸和y軸上的合力Fx和Fy.根據(jù)力的獨(dú)立作用原理,各個(gè)方向上的力分別產(chǎn)生各自的加速度,得Fx=ma,Fy=0.2.正交分解法解析m的受力情況及直角坐標(biāo)系的建立如圖所示(這樣建立只需分解一個(gè)力),注意到ay=0,則有

FT1sinθ-FT2=ma

（1）

FT1cosθ-mg=0

（2）

例2

如圖2所示,小車在水平面上以加速度a向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),車廂內(nèi)用OA、OB兩根細(xì)繩系住一個(gè)質(zhì)量為m的物體,OA與豎直方向的夾角為θ,OB是水平的.求OA、OB兩繩的拉力FT1和FT2的大小.圖2解得FT1=,FT2=mgtanθ-ma物體受幾個(gè)互相垂直的力的作用,應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解時(shí),若分解的力太多,則比較繁瑣,所以在建立直角坐標(biāo)系時(shí),可根據(jù)物體的受力情況,使盡可能多的力位于兩坐標(biāo)軸上而分解加速度a,得ax和ay,根據(jù)牛頓第二定律得Fx=max,Fy=may,再求解.這種方法一般是在以某個(gè)力的方向?yàn)閤軸正方向時(shí),其他的力都落在或大多數(shù)落在兩個(gè)坐標(biāo)軸上而不需要再分解的情況下應(yīng)用.(2)分解加速度而不分解力例3如圖所示，質(zhì)量為m的人站在自動(dòng)扶梯上，扶梯正以加速度a向上加速運(yùn)動(dòng)，a與水平方向的夾角為θ，求人受的支持力FN和摩擦力FfθaFNGFfaxay解：由人受力分析得：練習(xí)1如圖，傾斜索道與水平方向夾角為θ，已tanθ=3/4，當(dāng)載人車廂勻加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)廂底的壓力為體重的1.25倍，這時(shí)人與車廂相對(duì)靜止，則車廂對(duì)人的摩擦力是體重的()A.1/3倍B.4/3倍C.5/4倍D.1/4倍解：將加速度分解如圖示對(duì)人進(jìn)行受力分析AθaaaxayθmgNf①②③根據(jù)題意練習(xí)2：風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中可產(chǎn)生水平方向、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力，現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑，如圖所示.(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上做勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍.求小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)(2)保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時(shí)間為多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)【解析】(1)設(shè)小球所受的風(fēng)力為F，小球質(zhì)量為m

小球在桿上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=mg，

得

=F/mg=0.5mg/mg=0.5(2)設(shè)桿對(duì)小球的支持力為N，摩擦力為f，小球受力情況如圖所示，將F、mg沿桿方向和垂直桿方向正交分解，根據(jù)牛頓第二定律得Fcos+mgsin-f=ma，①N+Fsin=mgcos,②f=N，③由①②③可解得a=(Fcos+mgsin-f)/m=3/4g.又x=(1/2)at2，一.連接體:一些（由斜面、繩子、輕桿等）通過相互作用連接在一起的物體系統(tǒng)。它們一般有著力學(xué)或者運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的聯(lián)系。二.連接體問題的常見圖景1.按連接的形式a.依靠繩子或彈簧的彈力相連接FABABθa3.整體法和隔離法——連接體b.依靠相互的擠壓（壓力）相聯(lián)系m1m2m1m2m1m2FFc.依靠摩擦相聯(lián)系（疊加體）實(shí)際中的連接體都是上述三種典型方式的組合m1m2FFABa.有共同加速度的連接體問題2.按連接體中各物體的運(yùn)動(dòng)b.有不同加速度的連接體問題①一個(gè)靜止一個(gè)加速②兩個(gè)均加速,但加速度不等基本方法：整體法求加速度再隔離分析基本方法:隔離分析；找加速度之間的關(guān)系連接體中相互作用的物體間的作用力始終

大小相等，方向相反外力內(nèi)力加速度

a隔離法整體法整體法求整體加速度（優(yōu)先）,隔離法求相互作用力三.連接體的解法:整體法與隔離法(1)求內(nèi)力：先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力。(2)求外力：先隔離求加速度，后整體求外力。

ABB：mg-T=maA:T=Ma整體法求加速度（優(yōu)先）,隔離法求相互作用力Mm例1、如圖所示，質(zhì)量為m1

的正方體A和質(zhì)量為m2的正方體B兩個(gè)物體靠在一起，放在光滑的水平面上，現(xiàn)用水平力F推A，求A對(duì)B作用力的大小。先分析AB整體的受力情況：AFBABGFNF再分析B的受力情況：BGBFNBFB求內(nèi)力：先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力。課堂探究：如圖所示，在水平地面上有兩個(gè)相互接觸的物體A和B，它們的質(zhì)量分別為m1

和m2，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是μ，現(xiàn)用水平推力F向右推A，使A、B一起沿地面向前運(yùn)動(dòng)，則A對(duì)B的作用力為多大？AFB先分析AB整體的受力情況：ABGFNFfBGBFNBFBfB對(duì)B分析ABAB課下探究：1如果將物體AB推至傾角為θ的斜面上，求A對(duì)B的作用力為多大？分析：對(duì)整體對(duì)BAFBAB無論地面光滑或者粗糙，無論AB兩個(gè)物體在水平面上或斜面上，在相同的推力作用下，AB之間的彈力大小都相等。練習(xí)：如圖所示，一只猴子跳起來抓住懸掛在天花板上的豎直桿，在這一瞬間，懸繩斷了，要使猴子離地面的高度不變，猴子的質(zhì)量為m，直桿的質(zhì)量為M，則直桿下降的加速度為().B一個(gè)靜止一個(gè)加速的問題，用隔離法。例2、一質(zhì)量為M,傾角為的楔形木塊,靜置在水平桌面上,與桌面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為.一物塊,質(zhì)量為m,置于楔形木塊的斜面上.物塊與斜面的接觸是光滑的.為了保持物塊相對(duì)斜面靜止,可用一水平力F推楔形木塊,如圖所示。求此水平推力。

對(duì)m對(duì)整體求外力：先隔離求加速度，后整體求外力。例3、如圖，質(zhì)量為M的木板放在傾角為θ的光滑斜面上，一個(gè)質(zhì)量為m的人站在木板上，若人相對(duì)于木板靜止，一起加速下滑過程，則木板的加速度為多少？若木板相對(duì)斜面靜止，則人必須怎樣運(yùn)動(dòng)？分析：對(duì)人和木板整體當(dāng)人在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)木板受力分析木板靜止，由平衡條件得對(duì)人，受力如圖整體法隔離法小結(jié)連接體問題，和解決連接體問題的方法，即整體法和隔離法。整體法就是把整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)研究對(duì)象來分析的方法。不必考慮系統(tǒng)的內(nèi)力的影響，只考慮系統(tǒng)受到的外力，依據(jù)牛頓第二定律列方程求解.一般用整體法求加速度.隔離法是把系統(tǒng)中的各個(gè)部分（或某一部分）隔離，作為一個(gè)單獨(dú)的研究對(duì)象來分析的方法。需要求內(nèi)力時(shí)，一般要用隔離法。傳送帶類分水平、傾斜兩種：按轉(zhuǎn)向分順時(shí)針、逆時(shí)針轉(zhuǎn)兩種。傳送帶問題1．傳送帶問題分類2．傳送帶問題解題策略首先根據(jù)初始條件比較物體對(duì)地的速度v物與v傳的大小與方向，明確物體受到的摩擦力的種類及其規(guī)律，然后分析出物體受的合外力和加速度大小和方向，再結(jié)合物體的初速度確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。（1）受力分析和運(yùn)動(dòng)分析是解題的基礎(chǔ)。受力分析的關(guān)鍵是摩擦力的分析。當(dāng)物體與皮帶速度出現(xiàn)大小相等、方向相同時(shí)，物體能否與皮帶保持相對(duì)靜止。一般采用假設(shè)法，假使能否成立關(guān)鍵看F靜是否在0-fmax之間。對(duì)于傾斜傳送帶需要結(jié)合μ與tanθ的大小關(guān)系進(jìn)行分析。物體和傳送帶等速時(shí)刻是摩擦力的大小、方向、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分界點(diǎn)。（2）參考系的正確選擇是解題的關(guān)鍵。運(yùn)動(dòng)分析中根據(jù)合外力和初速度明確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是以地面為參考系的，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算時(shí)，公式中的運(yùn)動(dòng)學(xué)量v、a、s都是以地為參考系的。而涉及到摩擦力的方向和摩擦生熱現(xiàn)象中s相是以傳送帶為參考系的。物體在傳送帶上的劃痕就是以傳送帶為參考系的?！纠?】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大?。唬?）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間；fmgFNv所以，從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間t=t1+t2=2.5s1t/s01v/ms-1a由牛頓第二定律得f＝ma③

代入數(shù)值，得a＝μg=1m/s2④（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大??；（2）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間；解析：（1）行李受的滑動(dòng)摩擦力f＝μmg①

代入數(shù)值，得f＝4N②mgFN解析：（2）設(shè)行李做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，行李加速運(yùn)動(dòng)的末速度為v＝1m/s。則：v＝at1⑤

代入數(shù)值，得：t1＝1s⑥勻加速運(yùn)動(dòng)的位移為x1=?a1t12=0.5m接著做勻速運(yùn)動(dòng)的位移x2=l-x1=1.5m

勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=x2/v=1.5sv【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大?。唬?）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間；特別注意:物體和傳送帶等速時(shí)刻是摩擦力的大小、方向突變的臨界點(diǎn)、也是物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)發(fā)生變化的臨界點(diǎn)。【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大?。唬?）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間；（3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度。[解析]在行李做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1內(nèi)，傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移為x傳=vt1=1mx傳x1Δx（3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度?；泻圹E的長度為Δx=x傳-x1=0.5m特別注意:畫好運(yùn)動(dòng)過程草圖例3.某工廠用傳送帶傳送零件，設(shè)兩輪圓心的距離為11m，傳送帶與零件的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2，傳送帶的速度為v=2m/s，在傳送帶的最左端A處，輕放一質(zhì)量為m=0.2kg的零件(可視為質(zhì)點(diǎn))，并且被傳送到右端的B處.(1)物體在傳送帶上做什么樣的運(yùn)動(dòng)？(2)物體從A到B所需的時(shí)間為多少？AB解析:（1）由于零件初速度為零，傳送帶粗糙并足夠長，故零件在滑動(dòng)摩擦力的作用下先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)零件的速度和傳送帶的速度相等時(shí)，零件開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）物體做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小為由知故位移物體做勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為故物體從A到B所用的時(shí)間為答案:（1）先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）6s臨界問題

臨界狀態(tài)：當(dāng)物體從某種物理狀態(tài)變化到另一種物理狀態(tài)時(shí)，發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)通常叫做臨界狀態(tài)，出現(xiàn)“臨界狀態(tài)”時(shí)，既可理解成“恰好出現(xiàn)”也可以理解為“恰好不出現(xiàn)”的物理現(xiàn)象.

兩物體分離的臨界條件是：兩物體之間剛好無相互作用的彈力，且此時(shí)兩物體仍具有相同的速度和加速度。

兩物體相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是：兩物體之間的靜摩擦力達(dá)到最大值，且此時(shí)兩物體仍具有相同的速度和加速度。繩剛好被拉直的臨界條件是繩上拉力為零。繩剛好被拉斷的臨界條件是繩上拉力達(dá)到最大拉力。1、質(zhì)量為0.2kg的小球用細(xì)線吊在傾角為θ=60°的斜面體的頂端，斜面體靜止時(shí)，小球緊靠在斜面上，線與斜面平行，如圖所示，不計(jì)摩擦，求在下列兩種情況下，細(xì)線對(duì)小球的拉力（取g=10m/s2）(1)斜面體以2m/s2的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)；(2)斜面體以4m/s2，的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)；解法1：小球與斜面體一起向右加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a較小時(shí)，小球與斜面體間有擠壓；當(dāng)a較大時(shí)，小球?qū)w離斜面，只受重力與繩子拉力作用。因此要先確定臨界加速度a0（即小球即將飛離斜面，與斜面只接觸無擠壓時(shí)的加速度），此時(shí)小球受力情況如圖所示，由于小球的加速度始終與斜面體相同，因此小球所受合外力水平向右，將小球所受力沿水平方向和豎直方向分解。（2)a2=4m/s2＞5.7m/s2,所以此時(shí)小球飛離斜面，設(shè)此時(shí)細(xì)線與水平方向