与名师对话·高三课标版物理3-4牛顿运动定律的综合应用(二).ppt

加速度,质量,之和,牛顿第二定律,相互作用力,隔离,外力,内力,内力,外力,思考 在处理连接体问题时为什么必须注意区分内力和外力？ 提示 牛顿第二定律公式Fma中的“F”指的就是物体(或物体系统)所受的合外力，因此，在处理连接体问题时，必须注意区别内力和外力，特别是用整体法处理连接体问题时，切忌把系统内力列入牛顿第二定律方程中，当然，若用隔离法处理连接体问题，对所隔离的物体，它所受到的力都属外力，根本不存在内力问题了,若需要知道物体间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程在处理问题时，绝不能将整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种方法结合起来使用，既可以先对整体研究，也可以先对某一部分进行研究从具体问题的实际情况出发，灵活选取研究对象，能够提高解题能力,尝试解答 解法一：(整体法与隔离法的交叉运用) (1)设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F，对运动员和吊椅整体进行受力分析如图甲所示，则有： 2F(m人m椅)g(m人m椅)a 得F440 N 由牛顿第三定律，运动员竖直向 下拉绳的力FF440 N.,(2)设吊椅对运动员的支持力 为FN，对运动员进行受力分析如图乙所示，则有： FFNm人gm人a FN275 N 由牛顿第三定律，运动员对 吊椅的压力为FNFN275 N.,解法二：(隔离法) 设运动员和吊椅的质量分别为M和m，绳对运动员的拉力大小为F，吊椅对运动员的支持力为FN，运动员对吊椅的压力大小为FN，分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律有 FFNMgMa FFNmgma ,根据牛顿第三定律有 FNFN 解得F440 N，FN275 N 根据牛顿第三定律，运动员竖直向下的拉力为FF440 N. 答案 (1)440 N (2)275 N,(1)涉及隔离法与整体法的具体问题类型 涉及滑轮的问题：若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法本例中，绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同，故采用隔离法 水平面上的连接体问题：a.这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔离的方法b.建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度,斜面体与上面物体组成的连接体的问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析 (2)解决这类问题的关键 正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各个物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解,如右图所示，50个大小相同、质量均为m的小物块，在平行于斜面向上的恒力F作用下一起沿斜面向上运动已知斜面足够长，倾角为30，各物块与斜面的动摩擦因数相同，重力加速度为g，则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为 ( ),3有些临界条件必须通过下列常用方法才能挖掘出来： (1)极限法，在题目中如出现“最大”、“最小”“刚好”等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，达到尽快求解的目的寻找临界点的隐含条件的另一种方法是通过受力和运动过程的分析，尽量把运动情景详细地展示出来，而临界状态必然包含在整个运动过程中，弄清了受力如何变化及运动的细节，临界点的隐含条件自然就暴露出来了这种方法是最基础也是最有效的方法,(2)假设法：有些物理过程中没有出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类问题，一般用假设法 (3)数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式求解得出临界条件,解题样板 设开始时弹簧的压缩量为x1，由平衡条件 kx1_ (2分) 02 s时间内Q受到的支持力逐渐减小到零，0.2 s时P与Q恰好脱离，此后F变为恒力，设0.2 s时弹簧的压缩量为x2，加速度为a，对P受力分析，由牛顿第二定律得_m1a (2分) 在0.2 s内，x1x2_ (2分) 解得a3 m/s2 (1分),刚开始匀加速时力F最小，Fmin_36 N (2分) 02 s时力F最大，对Q分析Fmax_m2a (2分) 得Fmax72 N (1分),解答临界问题时，弄清临界条件往往是正确解题的关键，常见的典型临界问题的临界条件为： (1)接触与脱离的临界条件：两物体接触面上的弹力为零； (2)相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值； (3)绳子断裂或松驰的临界条件：绳子张力达到所能承受张力的最大值或为零；,(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体受到变化的外力作用而运动时，当合外力最大时，加速度最大；合外力最小时，加速度最小当加速度为零时，往往对应速度最大或最小的临界状态,如图所示，质量m1 kg的物块放在倾角为的斜面上，斜面体质量M2 kg，斜面与物块间的动摩擦因数0.2，地面光滑，37.现对斜面体施加一水平推力F，要使物体m相对斜面静止，力F应为多大？(设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2),解两式得：a14.78 m/s2 对整体有：F1(Mm)a1，F114.34 N. 设物块处于相对斜面向上滑的临界状态(物体恰好不上滑)时推力为F2，此时物块受力如图乙 对m有：x方向：FN2sinFN2cosma2 y方向：FN2cosFN2sinmg0 解两式得：a211.2 m/s2 对整体有：F2(Mm)a2，F233.6 N. F的范围为：14.34 NF33.6 N.,(对应学生用书P56) 物理建模滑板滑块问题 牛顿运动定律在滑块滑板类问题中的应用问题实质是牛顿运动定律与运动学等知识的综合问题，着重考查学生分析问题、运用知识的能力求解时应先仔细审题，清楚题目的含义、分析清楚每一个物体的受力情况、运动情况,因题目所给的情境中至少涉及两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各运动过程的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)，找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度,(1)若B固定不动，令A在B上运动的末速度为v，试确定函数v(v0)的解析式 (2)若v04 m/s且B可在水平面上自由滑动，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的恒定拉力F： 若F5 N，求物体A从开始运动到距离平板车左端最远处所需时间 若要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件,思路启迪 B固定时，A滑上B在摩擦力作用下做匀减速运动，由牛顿第二定律和运动学公式可写出函数v(v0)的解析式；B不固定且加有外力时，要清楚物体A从开始运动到距离平板车左端最远处时的条件是A、B两者速度相同，而要使A不至于从B上滑落的临界条件是A到达B的最右端时两者共速,(1)物块相对长木板滑行的距离s. (2)物块质量m与长木板质量M之比,正确解答 先分析物理现象用极限法把加速度a推到两个极端：当a较小(a0)时，小球受到三个力(重力、拉力、支持力)的作用，此时绳平行于斜面；当a增大(足够大)时，小球将“飞离”斜面，不再受支持力，此时绳与水平方向的夹角未知那么，当斜面以加速度a10 m/s2向右加速运动时，必须先求出小球“飞离”斜面的临界值a0才能确定小球的受力情况,物体的运动状态在变化的过程中，往往达到某一状态时，物体有关的物理量会发生突变，此时为物体的临界状态在判断临界状态的特点时，很多同学往往仅看到两物体处于“同一位置”、“速度相等”等表面现象，抓不准物体间的实质问题，如“加速度相等”、“弹力为零”等,如右图所示，在光滑水平面上叠放着A、B两物体，已知mA6 kg、mB2 kg，A、B间动摩擦因数0.2，在物体A上系一细线，细线所能承受的最大拉力是20 N，现水平向右拉细线，g取10 m/s2，则 ( ),A当拉力F12 N时，A相对B滑动 C当拉力F16 N时，B受A的摩擦力等于4 N D无论拉力F多大，A相对B始终静止,当F16 N时，其加速度a2 m/s2 对B：Ff4 N，故C对 因为细线的最大拉力为20 N，所以A、B总是相对静止，D对 答案 CD,易错点2：方法不当而出现错误,易错分析 错解一：没有深入分析A的运动过程中绳中拉力的变化情况，认为B的质量是A的4倍，B始终有下滑趋势而错选A项 错解二：认为A摆下来的过程中绳中拉力一直变大，B沿斜面上滑的趋势一直增大，因此B受到的摩擦力一直减小，从而漏选B项 错解三：选取A、B和斜面体组成的整体为研究对象，认为系统在水平方向上没有受到其他外力，因此地面对斜面体没有摩擦力，从而漏选D项,以B和斜面体为研究对象，在A摆下的过程中受到绳子向左下方的拉力作用，因此斜面体有向左的运动趋势，受到地面向右的摩擦力作用，D项正确或者对A、B、斜面体组成的系统分析，A球有向右的水平加速度分量，这恰恰是地面对系统有水平向右的摩擦力提供的，故D项正确答案为BCD.,在高中阶段，一般加速度相同的两个物体才能被选为整体，如相对静止或相对匀速运动的两物体可以被选作整体对于加速度不同的两物体一般不能选作整体，但用牛顿运动定律定性判断的问题，有时也可以将加速度不同的物体看做一个整体,如图所示，车厢里悬挂两个质量不同的小球，上面球比下面球的质量大，当车厢向右做匀加速运动时，下列各图中正确的是 ( ),解析 两个小球与车厢的加速度相等，设上面的线与竖直方向的夹角为，对由两个小球组成的系统，由牛顿第二定律求出加速度agtan.以下面的小球为研究对象，可求出下面的线与竖直方向的夹角只能为.故选项B正确 答案 B,(对应学生用书P57) 1.如右图所示，弹簧测力计外壳质量为m0，弹簧及挂钩的质量忽略不计，挂钩吊着一质量为m的重物现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计，使其向上做匀加速运动，则弹簧测力计的示数为 ( ),2如右图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为mg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为 ( ),3.质量为m020 kg、长为L5 m的木板放在水平面上，木板与水平面的动摩擦因数为10.15.将质量m10 kg的小木块(可视为质点)，以v04 m/s的速度从木板的左端被水平抛射到木板上(如右图所示)，小木块与木板面的动摩擦因数为20.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g10 m/s2)则以下判断中正确的是 ( ),A木板一定静止不动，小木块不能滑出木板 B木板一定静止不动，小木块能滑出木板 C木板一定向右滑动，小木块不能滑出木板 D木板一定向右滑动，小木板能滑出木板,4如右图所示，在水平地面上有A、B两个物体，质量分别为mA3.0 kg和mB2.0 kg，它们与地面间的动摩擦因数均为0.10.在A、B之间有一原长l15 cm、劲度系数k500 N/m的轻质弹簧将它们连接现分别用两个方向相反的水平恒力F1、F2同时作用在A、B两物体上，已知F120 N，F210 N，取g10 m/s2.当物体运动达到稳定时，求：,(1)A和B共同运动的加速度； (2)A、B之间的距离(A和B均可视为质点) 解析 (1)A、B组成的系统在运