物理必修1 3.5《牛顿运动定律的运用》课件2

欢迎进入物理课堂 牛顿运动定律及其应用 牛顿第二定律 定律内容 实验方法 表达式 特点 同时性 同向性 同体性 应用 动力学的两类基本问题 同向性问题 瞬时性问题 力 加速度 速度关系 超重与失重 力学单位制 1 力与运动关系的定性分析 例1 一个物体在几个力作用下处于静止状态 若保持其它力不变 将其中的一个力F1逐渐减小到零 方向保持不变 然后又将F1逐渐恢复原状 在这个过程中物体的 A 加速度增大 速度增大B 加速度减小 速度增大C 加速度先增大后减小 速度增大D 加速度和速度都是先增大后减小 思考 一小球自由下落 经h高度后落在弹簧上 试分析小球从碰到弹簧开始到弹簧被压缩到最短的过程中 小球位移 速度 加速度的变化规律 例2 如图 一轻质弹簧一端固定在墙上的O点 能自由伸长到B点 今用一小物体m把弹簧压缩到A点 m与弹簧不连接 然后释放 小物体能经过B点运动到C点而静止 物体m与水平面的动摩擦因数 恒定 则 A 物体从A到B速度越来越大B 物体从A到B速度先增大后减小C 物体从A到B加速度越来越小 D 物体从A到B加速度先增大后减小 2 瞬时加速度的分析 例3 如图 在光滑的水平面上 质量分别为m1和m2的木块A和B之间用轻弹簧相连 在拉力F的作用下 以加速度a做匀加速直线运动 某时刻突然撤去拉力F 此瞬时A和B的加速度为a1和a2 则 A a1 a2 0B a1 a a2 0C D a1 a 方法总结 确定物体在某一时刻的瞬时加速度 关键在于 1 正确确定该瞬时物体受到的作用力 还要注意分析物体在这一瞬时前 后的受力及其变化情况 2 明确两种基本模型的特点 轻绳不需要形变恢复时间 在瞬时问题中 其弹力可以突变 成为零或别的值 轻弹簧 或橡皮绳 需要较长的形变恢复时间 在瞬时间问题中 其弹力不能突变 大小不变 例4 如图所示 一根轻质弹簧和一根细线共同拉住一个质量为m的小球 平衡时细线恰是水平的 弹簧与竖直方向的夹角为 若突然剪断细线 则在刚剪断的瞬时 弹簧拉力的大小是 小球加速度的大小为 方向与竖直方向的夹角等于 解 小球受力如图示 平衡时合力为0 由平衡条件F mg cos 剪断线的瞬时 弹簧拉力不变 小球加速度的大小为a T m gtg 方向沿水平方向 小球再回到原处时 由圆周运动规律 F1 mgcos mv2 l 0 F1 mgcos mg cos gtg 90 2010全国卷 如右图 轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连 下端与另一质量为M的木块2相连 整个系统置于水平放置的光滑木板上 并处于静止状态 现将木板沿水平方向突然抽出 设抽出后的瞬间 木块1 2的加速度大小分别为 重力加速度大小为g 则有 例5 在运动的升降机中天花板上用细线悬挂一个物体A 下面吊着一个轻质弹簧秤 弹簧秤的质量不计 弹簧秤下吊着物体B 如下图所示 物体A和B的质量相等 都为m 5kg 某一时刻弹簧秤的读数为40N 设g 10m s2 则细线的拉力等于 若将细线剪断 在剪断细线瞬间物体A的加速度是 方向 物体B的加速度是 方向 80N 18m s2 向下 2m s2 向下 同向性问题分析 例6如图所示 在小车中的悬线上挂一个小球 当小车做变速运动时 悬线将不再竖直方向上 则当悬线保持与竖直方向夹角为 时 小车的加速度是多少 试讨论小车的可能运动情况 例7质量为m的物体放在倾角为 的斜面上 物体和斜面间的动摩擦系数为 如沿水平方向加一个力F 使物体沿斜面向上以加速度a做匀加速直线运动 如下图甲 则F多大 例8 如图表示某人站在一架与水平成 角的以加速度a向上运动的自动扶梯台阶上 人的质量为m 鞋底与阶梯的摩擦系数为 求此时人所受的摩擦力 例9 一质量为M 倾角为 的楔形木块 静止在水平桌面上 与桌面的动摩擦因素为 一物块质量为m 置于楔形木块的斜面上 物块与斜面的接触是光滑的 为了保持物块相对斜面静止 可用一水平力F推楔形木块 如图示 此水平力的大小等于 解 对于物块 受力如图示 物块相对斜面静止 只能有向左的加速度 所以合力一定向左 由牛顿运动定律得 mgtg maa gtg 对于整体受力如图示 由牛顿运动定律得 F f m M a N2 m M g F N2 m M g F f m M a m M g tg m M g tg 例10 如图 有一斜木块 斜面是光滑的 倾角为 放在水平面上 用竖直放置的固定挡板A与斜面夹住一个光滑球 球质量为m 要使球对竖直挡板无压力 球连同斜木块一起应向 填左 右 做加速运动 加速度大小是 解 画出小球的受力图如图示 合力一定沿水平方向向左 F mgtg a gtg 左 gtg 练习 如图示 倾斜索道与水平方向夹角为 已知tg 3 4 当载人车厢匀加速向上运动时 人对厢底的压力为体重的1 25倍 这时人与车厢相对静止 则车厢对人的摩擦力是体重的 A 1 3倍B 4 3倍C 5 4倍D 1 4倍 解 将加速度分解如图示 由a与合力同向关系 分析人的受力如图示 N mg may ay 0 25g f max may tg 0 25mg 4 3 mg 3 A 方法总结 用牛顿第二定律解题时对物体受力的处理方法1 合成法2 正交分解法3 分解加速度法 动力学的两类基本问题 1 已知运动求力 2 已知力求运动 两类动力学基本问题的解题思路图解如下 07江苏卷直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火 悬挂着m 500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角 直升机取水后飞往火场 加速度沿水平方向 大小稳定在a 1 5m s2时 悬索与竖直方向的夹角 如果空气阻力大小不变 且忽略悬索的质量 谋求水箱中水的质量 取重力加速度g 10m s2 sin 0 242 cos 0 970 例 如图所示 质量为m 1 的小物块以v0 5m s的初速度滑上一块原来静止在水平面上的木板 木板的质量为M 4 经过t 2s后 物块从木板的另一端以v 1m s的对地速度滑出 在这一过程中木板的位移为S 0 5m 求木板与水平面间的动摩擦因素 例 如图示 传送带与水平面夹角为370 并以v 10m s运行 在传送带的A端轻轻放一个小物体 物体与传送带之间的动摩擦因数 0 5 AB长16米 求 以下两种情况下物体从A到B所用的时间 1 传送带顺时针方向转动 2 传送带逆时针方向转动 解 1 传送带顺时针方向转动时受力如图示 mgsin mgcos ma a gsin gcos 2m s2 S 1 2at2 2 传送带逆时针方向转动物体受力如图 开始摩擦力方向向下 向下匀加速运动 a1 gsin370 gcos370 10m s2 t1 v a1 1sS1 1 2 a1t12 5mS2 11m 1秒后 速度达到10m s 摩擦力方向变为向上 a2 gsin370 gcos370 2m s2 物体以初速度v 10m s 向下作匀加速运动 S2 vt2 1 2 a2t22 11 10t2 1 2 2 t22 t2 1s t t1 t2 2s 练习 原地起跳时 先屈腿下蹲 然后突然蹬地 从开始蹬地到离地是加速过程 视为匀加速 加速过程中重心上升的距离称为 加速距离 离地后重心继续上升 在此过程中重心上升的最大距离称为 竖直高度 现有下列数据 人原地上跳的 加速距离 竖直高度 跳蚤原地上跳的 加速距离 竖直高度 假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度 而 加速距离 仍为0 50m 则人上跳的 竖直高度 是多少 C05 例2 质量m 2 75t的载重汽车 在F 3000N牵引力的作用下 由静止开始上山坡 当车前进s 100m时速度变为v 26km h 求该车运动时受到的阻力 沿山坡每前进1m升高0 05m g 10m s2 C02 例3 质量均为m的物体A和B用劲度系数为k的轻弹簧连接在一起 将B放在水平桌面上 A用弹簧支撑着 如图示 若用竖直向上的力拉A 使A以加速度a匀加速上升 试求 1 经过多少时间B开始离开桌面 2 在B离开桌面之前 拉力的最大值 解 1 开始时弹簧压缩x mg k B开始离开桌面时 弹簧伸长x mg k A匀加速上升了S 2x 2mg k 由匀加速运动公式 2 在B离开桌面之前 对A物体 F mg T ma 当T mg时B离开桌面 Fmax 2mg ma 例 如图示 竖直放置的弹簧下端固定 上端连接一个砝码盘B 盘中放一个物体A A B的质量分别是M 10 5kg m 1 5kg k 800N m 对A施加一个竖直向上的拉力 使它做匀加速直线运动 经过0 2秒A与B脱离 刚脱离时刻的速度为v 1 2m s 取g 10m s2 求A在运动过程中拉力的最大值与最小值 解 对整体kx1 M m g F kx M m g M m a 脱离时 A B间无相互作用力 对Bkx2 mg ma x1 x2 1 2at2a v t 6m s2 Fmax Mg Ma 168N Fmin M m a 72N 例 如图示 倾角30 的光滑斜面上 并排放着质量分别是mA 10kg和mB 2kg的A B两物块 一个劲度系数k 400N m的轻弹簧一端与物块B相连 另一端与固定挡板相连 整个系统处于静止状态 现对A施加一沿斜面向上的力F 使物块A沿斜面向上作匀加速运动 已知力F在前0 2s内为变力 0 2s后为恒力 g取10m s2 求F的最大值和最小值 解 开始静止时弹簧压缩x1 m1 m2 gsin k 0 15m 0 2s末A B即将分离 A B间无作用力 对B物块 kx2 m2gsin m2a x1 x2 1 2at2 解得x2 0 05ma 5m s2 t 0时 F最小 对AB整体 Fmin m1 m2 a 60N t 0 2s时 F最大 对A物块 Fmax m1gsin m1a Fmax m1gsin m1a 100N 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全