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所在位置:课件资源 > 物理 > 必修1 > 第四章 牛顿运动定律 > 6.用牛顿运动定律解决问题(一)
牛顿第二定律的应用一
发布人:薛正彬 浏览:585次 时间:2019/1/11 10:30:59

3讲 牛顿运动定律的应用()   教学案

薛正

 

 

一、超重和失重

1.超重

(1)定义:物体对支撑物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象.

(2)产生条件:物体具有向上的加速度(向上的加速度分量)

2.失重

(1)定义:物体对支撑物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象.

(2)产生条件:物体具有向下的加速度(向下的加速度分量)

3.完全失重

(1)定义:物体对支撑物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于0的现象称为完全失重现象.

(2)产生条件:物体的加速度ag,方向竖直向下.

自测1 关于超重和失重的下列说法中,正确的是(  )

A.超重就是物体所受的重力增大了,失重就是物体所受的重力减小了

B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态,所以做自由落体运动的物体不受重力作用

C.物体具有向上的速度时处于超重状态,物体具有向下的速度时处于失重状态

D.物体处于超重或失重状态时,物体的重力始终存在且不发生变化

二、动力学中的图象问题

1.动力学中常见的图象

vt图象、xt图象、Ft图象、Fa图象等.

2.解决图象问题的关键

(1)看清图象的坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原来是否从0开始.

(2)理解图象的物理意义,能够抓住图象的一些关键点,如斜率截距面积、交点、拐点等,判断物体的运动情况或受力情况,再结合牛顿运动定律求解.

自测2 静止物体受到的合外力随时间变化的图象如图1所示,它的速度随时间变化的图象是下图中的(  )

1

三、连接体问题

1.两个(或两个以上)物体组成的系统,大家称之为连接体.连接体的加速度通常是相同的,但也有不同的情况,如一个静止、一个运动.连接体问题的类型有:物物连接体、轻杆连接体、弹簧连接体、轻绳连接体.

2.处理连接体问题的方法:整体法与隔离法.要么先整体后隔离,要么先隔离后整体.不管用什么方法解题,所使用的规律都是牛顿运动定律.

自测3 光滑水平面上两物体质量分别为Mm,由轻绳相连,水平恒力F作用在M上,如图2所示.求轻绳上的拉力大小.

2

 

 

 

 

四、动力学中的临界极值问题

1.临界或极值条件的标志

(1)题目中刚好”“恰好”“正好等关键词句,明显表明题述的过程存在着临界点.

(2)题目中取值范围”“多长时间”“多大距离等词句,表明题述过程存在着起止点,而这些起止点一般对应着临界状态.

(3)题目中最大”“最小”“至多”“至少等词句,表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点.

2.常见临界问题的条件

(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是:弹力FN0.

(2)相对滑动的临界条件:静摩擦力达到最大值.

(3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能承受的张力是有限的,绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛的临界条件是FT0.

(4)最终速度(收尾速度)的临界条件:物体所受合外力为.

命题点一 超重、失重问题

状态比较

超重

失重

本质特征

物体具有竖直向上的加速度a

物体加速度有竖直向上的分量

物体具有竖直向下的加速度a

物体加速度有竖直向下的分量

现象

对悬挂物的拉力(或对支撑物的压力)大于重力,即Fmgma>mg

对悬挂物的拉力(或对支撑物的压力)小于重力,即Fmgma<mg(完全失重时F0)

运动可能性

竖直向上加速或向下减速

有竖直向上加速或向下减速的分运动

竖直向下加速或向上减速

有竖直向下加速或向上减速的分运动

说明

失重情况下,物体具有竖直向下的加速度,ag时为完全失重

在超重和失重状态下,物体的重力依然存在,而且不变

在完全失重状态下,由重力产生的一切物理现象都会消失.比如物体对桌面无压力、单摆停止摆动、浸在水里的物体不受浮力等

完全失重的三个典型例子:自由落体、抛体运动(含竖直上抛、竖直下抛、平抛和斜抛)和天体公转

 

1 (2017·南京市、盐城市一模)如图3所示,质量为m的物块甲,放在容器底部,随同容器一起从某一高处由静止释放,下落过程中不计一切阻力.则物块甲(  )

3

A.加速度大于g

B.加速度小于g

C.对容器底部的压力等于0

D.对容器底部的压力等于mg

变式1 (多选)(2015·江苏单科·6)一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图4所示,以竖直向上为a的正方向,则人对电梯的压力(  )

4

At2 s时最大   Bt2 s时最小

Ct8.5 s时最大   Dt8.5 s时最小

命题点二 动力学中的图象问题

明确能从图象中获得哪些信息:把图象与具体的题意、情境结合起来,应用物理规律列出与图象对应的函数方程式,进而明确图象与公式”“图象与物体间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断.

2 (多选)(2017·苏州大学附中调研)如图5甲所示,小物块从光滑斜面上由静止滑下,位移x与速度的平方v2的关系如图乙所示,g10 m/s2,下列说法正确的是(  )

5

A.小物块下滑的加速度大小恒为2.5 m/s2

B.斜面倾角为30°

C.小物块2 s末的速度是5 m/s

D.小物块第2 s内的平均速度为7.5 m/s

变式2 (2017·南京市、盐城市一模)如图6所示,E为斜面的中点,斜面上半段光滑,下半段粗糙,一个小物体由顶端静止释放,沿斜面下滑到底端时速度为零.小物体下滑过程中位移x、速度v、合力F、加速度a与时间t的关系如图所示.以沿斜面向下为正方向,则下列图象中可能正确的是(  )

6

 

命题点三 连接体问题

 

整体法的选取原则

若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体,分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度或其他未知量

隔离法的选取原则

若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解

整体法、隔离法的交替运用

若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力.即先整体求加速度,后隔离求内力

 

3 (多选)(2017·运河中学调研)如图7所示,在光滑水平地面上,水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动.小车质量为M,木块质量为m,加速度大小为a,木块和小车之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则在这个过程中,木块受到的摩擦力大小是(  )

7

Aμmg   B.m+M(mF)

Cμ(Mm)g   Dma

命题点四 动力学中的临界极值问题

1基本思路

(1)认真审题,详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)

(2)寻找过程中变化的物理量;

(3)探索物理量的变化规律;

(4)确定临界状态,分析临界条件,找出临界关系.

2思维方法

极限法

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,以达到正确解决问题的目的

假设法

临界问题存在多种可能,特别是非此即彼两种可能时,或变化过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往往用假设法解决问题

数学法

将物理过程转化为数学表达式,根据数学表达式解出临界条件

 

4 (2017·南通市第三次调研)如图8甲所示,长木板B静置于光滑水平面上,其上放置物块A.木板B受到水平拉力F作用时,其加速度a与拉力F的关系图象如图乙所示,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块A的质量为(  )

8

A4 kg  B3 kg  C2 kg  D1 kg

变式3 如图9所示,质量为1 kg的木块A与质量为2 kg的木块B叠放在水平地面上,AB间的最大静摩擦力为2 NB与地面间的动摩擦因数为0.2.用水平力F作用于B,则AB保持相对静止的条件是(g10 m/s2)(  )

9

AF12 N   BF10 N

CF9 N   DF6 N

1.(2017·南阳中学月考)20157月的喀山游泳世锦赛中,我省名将陈若琳勇夺女子十米跳台桂冠.她从跳台斜向上跳起,一段时间后跳入水中,如图10所示.不计空气阻力.下列说法正确的是(  )

10

A.她在空中上升过程中处于超重状态

B.她在空中下落过程中做自由落体运动

C.她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度

D.入水过程中,水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小

答案 D

解析 起跳以后在空中的运动过程中她的加速度方向向下,所以处于失重状态,故A错误;她具有水平初速度,所以不能看做自由落体运动,故B错误;入水过程中,开始时水对她的作用力大小(浮力和阻力)小于她的重力,所以先向下做一段加速运动,即入水后的速度先增大,故C错误;入水过程中,水对她的作用力和她对水的作用力是一对作用力与反作用力,二者大小相等,故D正确.

2.某物体做直线运动的vt图象如图11所示,据此判断四个选项图(F表示物体所受合力,x表示物体的位移)中正确的是(  )

11

3(多选)如图12所示,倾角为θ的斜面放在粗糙的水平地面上,现有一带固定支架的滑块m正沿斜面加速下滑.支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止)后,悬线的方向与竖直方向的夹角也为θ,斜面始终保持静止,则下列说法正确的是(  )

12

A.斜面光滑

B.斜面粗糙

C.达到稳定状态后,地面对斜面的摩擦力水平向左

D.达到稳定状态后,地面对斜面的摩擦力水平向右

4.(2018·高邮中学月考)如图13所示,一截面为椭圆形的容器内壁光滑,其质量为M,置于光滑水平面上,内有一质量为m的小球,当容器受到一个水平向右的力F作用向右匀加速运动时,小球处于图示位置,重力加速度为g,此时小球对椭圆面的压力大小为(  )

13

Am2(F)   Bm2(F)

Cm2(F)   D.

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