粵教版高中物理必修第一冊(cè)第四章素養(yǎng)培優(yōu)課(四)動(dòng)力學(xué)中的三類(lèi)典型問(wèn)題課件

素養(yǎng)培優(yōu)課(四)動(dòng)力學(xué)中的三類(lèi)典型問(wèn)題第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律1．掌握臨界問(wèn)題，能找到幾種典型問(wèn)題的臨界條件，能解決幾類(lèi)典型的臨界問(wèn)題．2．能夠正確運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理滑塊—木板模型．3．會(huì)對(duì)傳送帶上的物體進(jìn)行受力分析，正確判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況．培優(yōu)目標(biāo)關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成考點(diǎn)1動(dòng)力學(xué)中的臨界問(wèn)題1．臨界問(wèn)題：某種物理現(xiàn)象(或物理狀態(tài))剛好要發(fā)生或剛好不發(fā)生的轉(zhuǎn)折狀態(tài)．2．關(guān)鍵詞語(yǔ)：在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中出現(xiàn)的“最大”“最小”“剛好”“恰能”等詞語(yǔ)，一般都暗示了臨界狀態(tài)的出現(xiàn)，隱含了相應(yīng)的臨界條件．3．常見(jiàn)類(lèi)型(1)彈力發(fā)生突變的臨界條件彈力發(fā)生在兩物體的接觸面之間，是一種被動(dòng)力，其大小由物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定．相互接觸的兩個(gè)物體將要脫離的臨界條件是彈力為零．(2)摩擦力發(fā)生突變的臨界條件①靜摩擦力為零是狀態(tài)方向發(fā)生變化的臨界狀態(tài)；②靜摩擦力最大是物體恰好保持相對(duì)靜止的臨界狀態(tài)．(1)當(dāng)滑塊至少以多大的加速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力剛好等于零？(2)當(dāng)滑塊至少以多大的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球?qū)瑝K的壓力等于零？(3)當(dāng)滑塊以a′＝2g的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線中拉力為多大？【典例1】如圖所示，細(xì)線的一端固定在傾角為45°的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球．[解析]

(1)FT＝0時(shí)，小球受重力mg和斜面支持力FN的作用，如圖甲所示，則FNcos45°＝mgFNsin45°＝ma解得a＝g．故當(dāng)滑塊向右加速度為g時(shí)細(xì)線的拉力為0．思路點(diǎn)撥：拉力剛好為零和壓力等于零就是臨界條件，當(dāng)a′＝2g時(shí)小球已脫離斜面了．

乙

丙

規(guī)律方法

求解此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，一定要找準(zhǔn)臨界點(diǎn)，從臨界點(diǎn)入手分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，看哪些量達(dá)到了極值，然后對(duì)臨界狀態(tài)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解即可．[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．如圖所示，在車(chē)廂中，一小球被a、b兩根輕質(zhì)細(xì)繩拴住，其中a繩與豎直方向成α角，繩b呈水平狀態(tài)，已知小球的質(zhì)量為m，求：

(1)車(chē)廂靜止時(shí)，細(xì)繩a和b所受到的拉力；(2)當(dāng)車(chē)廂以一定的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，a繩與豎直方向的夾角不變，而b繩受到的拉力變?yōu)榱?，求此時(shí)車(chē)廂的加速度的大小和方向．

(2)如圖乙所示，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得：FT1′sinα＝maFT1′cosα－mg＝0解得a＝gtanα，加速度方向水平向右．

考點(diǎn)2滑塊—木板問(wèn)題的動(dòng)力學(xué)分析1．摩擦力分析(1)若滑塊與滑板“一快一慢”：較快的受到的對(duì)方給它的摩擦力為阻力，較慢的受到的對(duì)方給它的摩擦力為動(dòng)力．(2)若滑塊與滑板“一動(dòng)一靜”：運(yùn)動(dòng)的受到的對(duì)方給它的摩擦力為阻力，靜止的受到的對(duì)方給它的摩擦力為動(dòng)力．(3)若滑塊與滑板“一左一右”：兩者受到的對(duì)方給它的摩擦力都是阻力．2．運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析(1)“掉下去”：滑塊與滑板的位移差(或和)等于初始時(shí)滑塊到滑板邊緣的距離．(2)“相對(duì)靜止”：滑塊與滑板速度相等．(3)“恰好沒(méi)掉下去”：既有速度相等的特點(diǎn)，又有滑板與滑塊的位移差(或和)等于初始時(shí)滑塊到滑板邊緣的距離的特點(diǎn)．【典例2】如圖所示，一塊質(zhì)量為M＝1kg的木板靜止在光滑水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m＝2kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從木板的最左端以v0＝3m/s的速度沖上木板，已知小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10m/s2．求：

(1)小物塊受到的摩擦力的大小和方向；(2)小物塊剛沖上木板時(shí)，小物塊和木板各自的加速度大小和方向；(3)為了讓小物塊不會(huì)從木板上滑離，木板的長(zhǎng)度L至少多長(zhǎng)？

[答案]

(1)4N，方向向左(2)2m/s2，方向向左4m/s2，方向向右(3)至少為0.75m規(guī)律方法

求解“滑塊—木板”類(lèi)問(wèn)題的方法技巧(1)搞清各物體初態(tài)對(duì)地的運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))情況，確定物體間的摩擦力方向．(2)正確地對(duì)各物體進(jìn)行受力分析，并根據(jù)牛頓第二定律確定各物體的加速度，結(jié)合加速度和速度的方向關(guān)系確定物體的運(yùn)動(dòng)情況．√[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．(多選)如圖所示，一足夠長(zhǎng)的木板B靜止在粗糙的水平面上，t＝0時(shí)刻滑塊A從木板的左端以速度v0水平向右滑行，木板與滑塊間存在摩擦，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．在滑塊A停止運(yùn)動(dòng)前，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．滑塊A可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．木板B可能先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．木板B對(duì)地面的摩擦力是水平向右的D．A、B之間的摩擦力一定始終是滑動(dòng)摩擦力√BC

[滑塊A可能先做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，與木板共速后和木板一起做勻減速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；滑塊與木板共速前，木板B先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滑塊與木板共速后，滑塊與木板一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，B正確；摩擦力的方向沿著接觸面，所以木板B對(duì)地面的摩擦力是水平向右的，C正確；當(dāng)滑塊與木板一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，A、B之間的摩擦力是靜摩擦力，D錯(cuò)誤．]考點(diǎn)3傳送帶問(wèn)題的動(dòng)力學(xué)分析1．水平傳送帶圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況滑塊受(摩擦)力分析一直加速受力f＝μmg先加速后勻速先受力f＝μmg，后f＝0v0>v，一直減速受力f＝μmgv0>v，先減速再勻速先受力f＝μmg，后f＝0v0<v，一直加速受力f＝μmgv0<v，先加速再勻速先受力f＝μmg，后f＝0圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況滑塊受(摩擦)力分析受力f＝μmg(方向一直向右)受力f＝μmg(方向一直向右)減速和反向加速時(shí)受力f＝μmg(方向一直向右)，勻速運(yùn)動(dòng)f＝02．傾斜傳送帶圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況滑塊受(摩擦)力分析一直加速受摩擦力f＝μmgcosθ先加速后勻速先受摩擦力f＝μmgcosθ，后f＝mgsinθ圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況滑塊受(摩擦)力分析一直加速受摩擦力f＝μmgcosθ先加速后勻速先受摩擦力f＝μmgcosθ，后f＝mgsinθ先以加速度a1加速，后以加速度a2加速先受摩擦力f＝μmgcosθ，后受反向的摩擦力f＝μmgcosθ圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況滑塊受(摩擦)力分析一直加速受摩擦力f＝μmgcosθ先加速后勻速先受摩擦力f＝μmgcosθ，后f＝mgsinθ一直勻速(v0>v)受摩擦力f＝mgsinθ一直勻速(v0＝v)受摩擦力f＝mgsinθ先以加速度a1加速，后以加速度a2加速先受摩擦力f＝μmgcosθ，后受反向的摩擦力f＝μmgcosθ圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況滑塊受(摩擦)力分析一直加速受摩擦力f＝μmgcosθ一直勻速受摩擦力f＝mgsinθ先減速后反向加速受摩擦力f＝μmgcosθ【典例3】如圖所示，傳送帶與水平地面的傾角為θ＝37°，AB的長(zhǎng)度為64m，傳送帶以20m/s的速度沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上端A點(diǎn)無(wú)初速度地放上一個(gè)質(zhì)量為8kg的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，求物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)．

[答案]

4s規(guī)律方法

分析傳送帶問(wèn)題的三個(gè)步驟(1)初始時(shí)刻，根據(jù)v物、v帶的關(guān)系，確定物體的受力情況，進(jìn)而確定物體的運(yùn)動(dòng)情況．(2)根據(jù)臨界條件v物＝v帶確定臨界狀態(tài)的情況，判斷之后的運(yùn)動(dòng)形式．(3)運(yùn)用相應(yīng)規(guī)律，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算．[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．(多選)如圖所示，水平的皮帶傳送裝置中，滑輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶勻速移動(dòng)．此時(shí)把一重10N的物體由靜止放在皮帶上的A點(diǎn)，若物體和皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．剛放上時(shí)，物體受到向左的滑動(dòng)摩擦力4NB．剛放上時(shí)，物體受到向右的滑動(dòng)摩擦力4NC．達(dá)到相對(duì)靜止后，物體沒(méi)有受到摩擦力D．達(dá)到相對(duì)靜止后，物體受到的靜摩擦力是4N√√AC

[剛放上時(shí)，物體相對(duì)皮帶向右運(yùn)動(dòng)，故受到皮帶給的向左的摩擦力，其大小為Ff＝μFN＝μG＝4N，A正確，B錯(cuò)誤；達(dá)到相對(duì)靜止后，物體與皮帶無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故物體不受摩擦力的作用，C正確，D錯(cuò)誤．]學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)1．(多選)在電梯的天花板上系有一根細(xì)繩，繩的下端系一質(zhì)量為10kg的鐵塊，細(xì)繩的質(zhì)量忽略不計(jì)．已知細(xì)繩能夠承受的最大拉力為120N，為使細(xì)繩不被拉斷，g取10m/s2．則關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)以下說(shuō)法正確的是(

)A．電梯向上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度的值最大不得超過(guò)2m/s2B．電梯向上做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度的值最大不得超過(guò)2m/s2C．電梯向下做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度的值最大不得超過(guò)2m/s2D．電梯向下做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度的值最大不得超過(guò)2m/s2√√BC

[因?yàn)槔K子上最大的拉力為120N，故根據(jù)牛頓第二定律可得120N－mg＝ma，解得a＝2m/s2，方向豎直向上，故電梯可能向上做加速運(yùn)動(dòng)