201x-201x高中物理 3.5 牛顿运动定律的应用（第2课时） 教科版必修

1、3.5 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 第二课时第二课时用牛顿运动定律解决几类典型问题用牛顿运动定律解决几类典型问题高中物理高中物理必修必修1教科版教科版第三章第三章 牛顿运动定律牛顿运动定律2应用整体法和隔离法解决简单的连接体问题应用整体法和隔离法解决简单的连接体问题. 目标定位目标定位1理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向. 1理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向. 1学会分析含有弹簧的瞬时问题学会分析含有弹簧的瞬时问题. 3掌握临界问题的分析方法掌

2、握临界问题的分析方法 预习导学预习导学1牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式Fma，其中加速度，其中加速度a与合外力与合外力F存在着存在着瞬时瞬时对应关系，对应关系，a与与F同时产生、同时产生、同同时变化时变化、同时消失；、同时消失；a的方向始终与合外力的方向始终与合外力F的方向的方向相同相同2解决动力学问题的关键是做好两个分析：解决动力学问题的关键是做好两个分析：受力受力情况情况分析和分析和运动情况运动情况分析，同时抓住联系受力情况分析，同时抓住联系受力情况和运动情况的桥梁：加速度和运动情况的桥梁：加速度一、瞬时加速度问题一、瞬时加速度问题 课堂讲义课堂讲义 分析物体在某一时刻的瞬时加速

3、度，关键是分析分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时时刻前、后的受力情况，再由牛顿第二定律求出瞬时时刻前、后的受力情况，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度此类问题应注意以下两种基本模型：瞬时加速度此类问题应注意以下两种基本模型： 1刚性绳刚性绳(或接触面或接触面)：可认为是一种不发生明显形变：可认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体就能产生弹力的物体若剪断若剪断(或脱离或脱离)后，其弹力立后，其弹力立即消失即消失，不需要考虑形变恢复时间，不需要考虑形变恢复时间2弹簧弹簧(或橡皮绳或橡皮绳)：此类物体的特点是形变量大，：此类物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间在形变恢复需要较长时间

4、在撤去其他力的瞬间，其撤去其他力的瞬间，其弹力的大小往往可以看成不变弹力的大小往往可以看成不变课堂讲义课堂讲义【例例1】如图如图1所示，质所示，质量为量为m1 kg的小球与的小球与水平轻弹簧及与竖直方水平轻弹簧及与竖直方向成向成45角的不可角的不可伸长的轻绳一端相连，伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止平衡此时小球处于静止平衡状态，当剪断轻绳的瞬状态，当剪断轻绳的瞬间，取间，取g10 m/s2，此，此时轻弹簧的弹力大小为时轻弹簧的弹力大小为_；小球的加速；小球的加速度大小为度大小为_ 图图 1 1mgF45Fmg10 N 10 N瞬间不变瞬间不变，与剪断前相同，与剪断前相同mgF2合2/14.

5、142smgaF合合14.14 m/s2 课堂讲义课堂讲义针对训练针对训练 质量均为质量均为m的的A、B两球之间连有一轻弹簧，放两球之间连有一轻弹簧，放在光滑的水平台面上，在光滑的水平台面上，A球紧球紧靠墙壁，如图靠墙壁，如图 2所示今用力所示今用力F将将B球向左推压弹簧，静止球向左推压弹簧，静止后，突然将力后，突然将力F撤去的瞬间撤去的瞬间()AA的加速度大小为的加速度大小为 BA的加速度为零的加速度为零CB的加速度大小为的加速度大小为 DB的加速度大小为的加速度大小为图图 2 2mF2mF2mF弹簧弹力弹簧弹力瞬间瞬间不变不变仍然静止仍然静止F合合=F弹弹=F撤去撤去F二、动力学中的临界问

6、题二、动力学中的临界问题课堂讲义课堂讲义1临界问题临界问题：某种物理现象：某种物理现象(或物理状态或物理状态)刚好要发刚好要发生或刚好不发生的转折状态生或刚好不发生的转折状态2关键词语关键词语：在动力学问题中出现的：在动力学问题中出现的“最大最大”“”“最最小小”“”“刚好刚好”“”“恰能恰能”等词语，一般都暗示了临界状等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件态的出现，隐含了相应的临界条件课堂讲义课堂讲义3常见的三类临界问题的临界条件常见的三类临界问题的临界条件(1)相互接触的两个物体将要相互接触的两个物体将要脱离的临界条件脱离的临界条件是：相互是：相互作用的作用的弹力为零弹力

7、为零(2)绳子绳子松弛的临界条件松弛的临界条件是：绳的是：绳的拉力为零拉力为零(3)存在静摩擦的系统，当系统外力大于最大静摩擦力存在静摩擦的系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，物体间不一定有相对滑动，时，物体间不一定有相对滑动，相对滑动与相对静止相对滑动与相对静止的临界条件的临界条件是：是：静摩擦力达到最大值静摩擦力达到最大值课堂讲义课堂讲义【例例2】如图如图 3所示，一辆卡车后面用轻绳拖着质量为所示，一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m的物体的物体A，绳与水平，绳与水平地面间的夹角地面间的夹角 53，A与地面间的摩擦不计，求：与地面间的摩擦不计，求：(1)当卡车以加速度当卡车以加速度a1 加速运动

8、时，绳的拉力为加速运动时，绳的拉力为 mg，则，则A对地面的压力对地面的压力多大？多大？(2)当卡车的加速度当卡车的加速度a2g时，绳的拉力多大？方向如何？时，绳的拉力多大？方向如何？2g65图图 3 设物体刚离开地面时设物体刚离开地面时 mgF0tanmamgga430(1) a1a0 物体没有离开地面物体没有离开地面 mgFNFFcos ma1Fsin Nmg mgN31水平方向水平方向 ： 竖直方向竖直方向课堂讲义课堂讲义【例例2】如图如图3所示，一辆卡车后面用轻绳拖着质量为所示，一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m的物体的物体A，绳与水平地，绳与水平地面间的夹角面间的夹角 53，A与地面间的

9、摩擦不计，求：与地面间的摩擦不计，求：(1)当卡车以加速度当卡车以加速度a1 加速运动时，绳的拉力为加速运动时，绳的拉力为 mg，则，则A对地面的压力对地面的压力多大？多大？(2)当卡车的加速度当卡车的加速度a2g时，绳的拉力多大？方向如何？时，绳的拉力多大？方向如何？2g65图图 3 设物体刚离开地面时设物体刚离开地面时 mgF0tanmamgga430(2) a2 a0 物体物体已离开已离开地面地面 设此时绳与地面成设此时绳与地面成角角 mgFmggamF222方向：方向：tan 1，45三、整体法与隔离法的应用三、整体法与隔离法的应用 课堂讲义课堂讲义1在求解在求解连接体问题连接体问题时

10、常常用到整体法与隔离法所谓时常常用到整体法与隔离法所谓“连连接体接体”问题，是指运动中的几个物体或上下叠放在一起、或前问题，是指运动中的几个物体或上下叠放在一起、或前后挤靠在一起、或通过细绳、轻弹簧连在一起的物体组后挤靠在一起、或通过细绳、轻弹簧连在一起的物体组2整体法是指当连接体内的物体之间没有相对运动整体法是指当连接体内的物体之间没有相对运动(即有共同即有共同加速度加速度)时，可把此时，可把此物体组作为一个整体物体组作为一个整体对象考虑，分析其受力对象考虑，分析其受力情况，整体运用牛顿第二定律列式求解情况，整体运用牛顿第二定律列式求解3隔离法是指在求解连接体内各个物体之间的相互作用力隔离法

11、是指在求解连接体内各个物体之间的相互作用力(如相如相互间的拉力、压力或相互间的摩擦力等互间的拉力、压力或相互间的摩擦力等)时，可以时，可以把其中一个物体把其中一个物体从从 连接体中连接体中“单独单独”隔离出来隔离出来，进行受力分析的方法，进行受力分析的方法整体法与隔离法在较为复杂的问题中常常需要有机地结合起来整体法与隔离法在较为复杂的问题中常常需要有机地结合起来联合、联合、交叉运用交叉运用，这将会更快捷有效，这将会更快捷有效 课堂讲义课堂讲义【例例3】 静止在水平面上的静止在水平面上的A、B两个物体通过一根拉直的轻绳两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图相连，如图4.轻绳长轻绳长L1 m，承受的

12、最大拉力为，承受的最大拉力为8 NA的质量的质量m12 kg，B的质量的质量m28 kg.A、B与水平面的动摩擦因数与水平面的动摩擦因数0.2.现用一逐渐增大的水平力现用一逐渐增大的水平力F作用在作用在B上，使上，使A、B向右运动当向右运动当F增大到某一值时，轻绳刚好被拉断增大到某一值时，轻绳刚好被拉断(g10 m/s2)求：求：(1)绳刚被拉断时绳刚被拉断时F的大小；的大小；(2)若绳刚被拉断时，若绳刚被拉断时，A、B的速度为的速度为2 m/s，保持此时的，保持此时的F大小不大小不变，当变，当A静止时，静止时，A、B间的距离间的距离图图4(1) 对对A物体物体 m1gFNTFfTm1gm1a

13、 a2 m/s2 对对A、B整体整体 F(m1m2)g(m1m2)a F40 N 课堂讲义课堂讲义【例例3】 静止在水平面上的静止在水平面上的A、B两个物体通过一根拉直的轻绳两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图相连，如图4.轻绳长轻绳长L1 m，承受的最大拉力为，承受的最大拉力为8 NA的质量的质量m12 kg，B的质量的质量m28 kg.A、B与水平面的动摩擦因数与水平面的动摩擦因数0.2.现用一逐渐增大的水平力现用一逐渐增大的水平力F作用在作用在B上，使上，使A、B向右运动当向右运动当F增大到某一值时，轻绳刚好被拉断增大到某一值时，轻绳刚好被拉断(g10 m/s2)求：求：(2)若绳刚被拉

14、断时，若绳刚被拉断时，A、B的速度为的速度为2 m/s，保持此时的，保持此时的F大小不大小不变，当变，当A静止时，静止时，A、B间的距离间的距离(2) 绳断后绳断后 m1gFN1Ff1m2gFN2Ff2课堂讲义课堂讲义针对训练针对训练 两个物体两个物体A和和B，质量分别为质量分别为m1和和m2，互相，互相接触放在光滑水平面上，接触放在光滑水平面上，如图如图 5所示，对物体所示，对物体A施施以水平的推力以水平的推力F，则物体，则物体A对物体对物体B的作用力等于的作用力等于()A. B. CF D. 图图 5 5A、B整体整体 m1g+m2gFF地地F(m1m2)a 以以B为对象为对象 m2gFN

15、FABFmmmamFAB21221图图 6所示，质量为所示，质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，的小球用水平轻质弹簧系住，并用倾角为并用倾角为30的光滑木板的光滑木板AB托住，小球恰好处于静托住，小球恰好处于静止状态当木板止状态当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为度大小为()A0 B. Cg D.瞬时加速度问题瞬时加速度问题 对点练习对点练习图图 6 6弹簧弹簧弹力瞬间弹力瞬间不变不变mgFN30F弹弹mgmgF33230cos2三个质量相同的物块三个质量相同的物块A、B、C，用两个轻弹簧和一根轻线相，用两个轻弹簧和一根轻线相连，如图连，如图 7所示，挂

16、在天花板上，处于静止状态，在将所示，挂在天花板上，处于静止状态，在将A、B间间细线剪断的瞬间，细线剪断的瞬间，A、B、C的加速度分别为多大？的加速度分别为多大？(取向下为正，取向下为正，重力加速度为重力加速度为g)对点练习对点练习图图 7 7剪断细线瞬间剪断细线瞬间弹簧弹力不变弹簧弹力不变以以整体整体为研究对象得与为研究对象得与A相连的弹簧弹力大小相连的弹簧弹力大小F13mg 隔离隔离C得与得与C相连的弹簧弹力大小为相连的弹簧弹力大小为F2mg. F1mgmaA aA2g mgF2maB aB2g F2mgmac aC0 mgF1mgF2mgF23如图如图 8所示，质量为所示，质量为4 kg的

17、小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖直方向夹角为直方向夹角为37.已知已知g10 m/s2，求：，求：(1)当汽车以当汽车以a2 m/s2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力的压力(2)当汽车以当汽车以a10 m/s2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力的压力动力学中的临界问题动力学中的临界问题 对点练习对点练习图图 8 8设车后壁弹力为设车后壁弹力为0时时 的加速度为的加速度为a0 mgT37Tsin 37 ma

18、0 Tcos 37 mg a0gtan 37 7.5 m/s2 aa0 (2)小球飞起来小球飞起来 mgTNmamgT4 .56)()(223如图如图 8所示，质量为所示，质量为4 kg的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖直方向夹角为直方向夹角为37.已知已知g10 m/s2，求：，求：(1)当汽车以当汽车以a2 m/s2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力的压力(2)当汽车以当汽车以a10 m/s2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力的压力动力学中的临界问题动力学中的临界问题 FN0 4质量分别为质量分别为2 kg和和3 kg的物块的物块A、B放在光滑水平面上并用轻质放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连，如图弹簧相连，如图 9所示，今对物所示，今对物块块A、B分别施以方向相反的水平分别施以方向相反的水平力力F1、F2，且，且F120 N、F210 N，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()A弹簧的弹力大小为弹簧的弹力大小为16 NB如果只有如果只有F1作用，则弹簧的作用，则弹簧的弹力大小变为弹力大小变为12 NC若把弹簧换成轻质绳，则绳若把弹簧换成轻质绳，则绳对物体的拉力大小为零对物体的拉力大小为