高考物理大一轮复习专题提升三关于牛顿第二运动定律的三种模型课件.ppt

专题提升三关于牛顿第二运动定律的三种模型 突破一连接体模型 1 连接体问题是指两个或两个以上的物体 以某种方式连接在一起运动 这样的物体系统就是连接体 解题时 一般采用先整体 后隔离的方法 2 解题思路 1 分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法 2 对整体或隔离体进行受力分析 应用牛顿第二定律确定 整体或隔离体的加速度 3 结合运动学方程解答所求解的未知物理量 例1 如图Z3 1所示 一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后 两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B 若滑轮有一定大小 质量为m且分布均匀 滑轮转动时与绳之间无相对滑动 不计滑轮与轴之间的摩擦 设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2 已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的 请你根据所学的物理知识 通过一定的分析 判断正确的表达式 是 图Z3 1 解析 本题因考虑滑轮的质量m 左右两段细绳的拉力大小不再相同 直接利用牛顿第二定律求解T1和T2有一定困难 但是利用极限分析法可以较容易地选出答案 若m1接近零 则T1也接近零 由此可知 B D均错误 若m1 m2 则m1 m2静止不动 T1 m1g 则A错误 C正确 答案 C 突破二传送带模型1 一个物体以速度v0 v0 0 在另一个匀速运动的物体上运动的力学系统可看做 传送带 模型 如图Z3 2甲 乙 丙所示 甲 丙 乙图Z3 2 2 传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题 1 水平传送带问题 求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断 判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度 也就是分析物体在运动位移x 对地 的过程中速度是否和传送带速度相等 物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻 2 倾斜传送带问题 求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况 从而确定其是否受到滑动摩擦力作用 如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向 然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况 当物体速度与传送带速度相等时 物体所受的摩擦力有可能发生突变 例2 如图Z3 3所示 倾角为37 长为l 16m的传送带 转动速度为v 10m s 在传送带顶端A处无初速度的释放一个质量为m 0 5kg的物体 已知物体与传送带间的动摩擦因数 0 5 g取10m s2 求 sin37 0 6 cos37 0 8 图Z3 3 1 传送带顺时针转动时 物体从顶端A滑到底端B的时间 2 传送带逆时针转动时 物体从顶端A滑到底端B的时间 解 1 传送带顺时针转动时 物体相对传送带向下运动 则物体所受滑动摩擦力沿斜面向上 相对传送带向下匀加速运动 根据牛顿第二定律有mg sin37 cos37 ma 则a gsin37 gcos37 2m s2 2 传送带逆时针转动 当物体下滑速度小于传送带转动速度时 物体相对传送带向上运动 则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下 设物体的加速度大小为a1 由牛顿第二定律得 mgsin37 mgcos37 ma1 则有a1 mgsin37 mgcos37 m 10m s2 设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t1 位移为x1 则有 当物体运动速度等于传送带速度瞬间 有mgsin37 mgcos37 则下一时刻物体相对传送带向下运动 受到传送带向上的滑动摩擦力 摩擦力发生突变 设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a2 则 思维点拨 分析传送带问题的关键是判断摩擦力的方向 要注意抓住两个关键时刻 一是初始时刻 根据物体速度v物和传送带速度v传的关系确定摩擦力的方向 二是当v物 v传时 判断物体能否与传送带保持相对静止 突破三板块模型 1 涉及两个物体 并且物体间存在相对滑动的物体系统 就可以看做是板块模型 2 解题思路 例3 2013年新课标全国卷 一长木板在水平地面上运动 在t 0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上 以后木板运动的速度 时间图象如图Z3 4所示 已知物块与木板的质量相等 物块与木板间及木板与地面间均有摩擦 物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 且物块始终在木板上 取重力加速度的大小g 10m s2 求 1 物块与木板间 木板与地面间的动摩擦因数 2 从t 0时刻到物块与木板均停止运动时 物块相对于木 板的位移的大小 图Z3 4 解 1 从t 0时开始 木板与物块之间的摩擦力使物块加速 使木板减速 此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止 由图可知 在t1 0 5s时 物块和木板的速度相同 设t 0到t t1时间间隔内 物块和木板的加速度大小分别为a1和a2 则 a1 v1t1 a2 v0 v1t1 式中v0 5m s v1 1m s分别为木板在t 0 t t1时速度的大小 设物块和木板的质量均为m 物块和木板间 木板与地面间的动摩擦因数分别为 1 2 由牛顿第二定律得 1mg ma1 1 2 2 mg ma2 联立 式解得 1 0 20 2 0 30 2 在t1时刻后 地面对木板的摩擦力阻碍木板运动 物块与木板之间的摩擦力改变方向 设物块与木板之间的摩擦力大 小为f 物块和木板的加速度大小分别为a1 和a2 则由牛顿第二定律得f ma1 2 2mg f ma2 假设f 1mg 则a1 a2 由 式得f 2mg 1mg 与假设矛盾 故f 1mg 由 式知 物块加速度的大小a1 等于a1 物块的v t图象如图Z3 5中点画线所示 图Z3 5由运动学公式可推知 物块和木板相对于地面的运动距离分别为 物块相对于木板的位移的大小为s s2 s1 联立 式解得s 1 125m