《高中物理《牛顿运动定律的应用》学案3 教科版必修1》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理《牛顿运动定律的应用》学案3 教科版必修1(4页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、用心 爱心 专心13.53.53 3 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用学习目标学习目标: 1. 初步掌握物体瞬时状态的分析方法。 2. 会求物体的瞬时加速度。 3. 理解动力学中临界问题的分析方法。 4. 掌握一些常见动力学临界问题的求解方法。 学习重点学习重点: 动力学中的临界问题。 学习难点学习难点: 动力学中的临界问题。 主要内容主要内容: 一、一、物体的瞬时状态物体的瞬时状态 1在动力学问题中,物体受力情况在某些时候会发生突变,根据牛顿第二定律 的瞬时性,物体受力发生突变时,物体的加速度也会发生突变,突变时刻物 体的状态称为瞬时状态,动力学中常常需要对瞬时状态的加速度进行分析求 解
2、。2.分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析瞬时状态前后的受力情况及 运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度,此类问题应注意两种基本模 型的建立。 (1)钢性绳(或接触面):认为是一种不发生明显形变就可产生弹力的物体,若 剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间,一般题目中所给 的细线和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理。(2)弹簧(或橡皮绳):此种物体的特点是形变量大,形变恢复需要较长时间,在 瞬时问题中,其弹力的大小往往可以看成不变。3在应用牛顿运动定律解题时,经常会遇到绳、杆、弹簧和橡皮条(绳)这些力学中常见的模型。全面、准确地理解它们的特点,可帮助我们灵活、正确
3、地分析问题。共同点共同点(1)都是质量可略去不计的理想化模型。(2)都会发生形变而产生弹力。(3)同一时刻内部弹力处处相同,且与运动状态无关。不同点不同点(1)绳(或线):只能产生拉力,且方向一定沿着绳子背离受力物体;不能承 受压力;认为绳子不可伸长,即无论绳所受拉力多大,长度不变。绳的 弹力可以突变:瞬间产生,瞬间消失。(2)杆:既可承受拉力,又可承受压力;施力或受力方向不一定沿着杆的轴 向。 (3)弹簧:既可承受拉力,又可承受压力,力的方向沿弹簧的轴线。受力后 发生较大形变;弹簧的长度既可以变长(比原来长度大),又可以变短。 其弹力 F 与形变量(较之原长伸长或缩短的长度)x 的关系遵守胡
4、克定律 F=kx(k 为弹簧的劲度系数)。弹力不能突变(因形变量较大,产生形变或 使形变消失都有一个过程),故在极短时间内可认为形变量和弹力不变。 当弹簧被剪断时,其所受弹力立即消失。(4)橡皮条(绳):只能受拉力,不能承受压力(因能弯曲)。其长度只能变长用心 爱心 专心2(拉 伸)不能变短受力后会发生较大形变(伸长),其所受弹力 F 与其伸长量 x 的关系遵从胡克定律 F=kx。弹力不能突变,在极短时间内可认为形变量和 弹力不变。当被剪断时,弹力立即消失。【例一】一轻弹簧上端固定,下端挂一重物,平衡时弹簧伸长了 4cm,再将重物向下拉 lcm,然后放手,则在刚释放的瞬间重物的加速度是(g=l
5、0ms2) ( ) A25 ms2 B75 ms2 C10 ms2 D125 ms2 【例二】如图所示,自由下落的小球开始接触竖直放置的弹簧到弹簧被压缩到最短的过 程中,小球的速度和所受合力的变化情况是( )A合力变小,速度变小B合力变小,速度变大C合力先变小后变大,速度先变大后变小D合力先变小后变大,速度先变小后变大 二、动力学中的临界问题二、动力学中的临界问题 1在应用牛顿定律解决动力学问题中,当物体运动加速度不同时,物体有可能 处于不同的状态,特别是题目中出现“最大” 、 “至少” 、 “刚好”等词语时, 往往有临界现象,此时要采用极限分析法,看物体在不同加速度时,会有哪 些现象发生,尽
6、快找出临界点,求出临界条件。 2几类问题的临界条件(1)相互接触的两物体脱离的临界条件是相互作用的弹力为零,即 N=0。(2)绳子松弛的临界条件是绳中张力为零,即 T=0。(3)存在静摩擦的连接系统,相对静止与相对滑动的临界条件静摩擦力达最大 值,即 f静=fm。 【例三】如图所示,质量为 M 的木板上放一质量为 m 的木块,木块与木板间的动摩擦因 数为 1;,木板和地面间的动摩擦因数为 2,问加在木板上的力 F 多大时, 才能将木板从木块和地面间抽出来? 【例四】如图所示,质量为 m 的物体放在质量为 M 的倾角为 的斜面上,如果物体与斜 面间、斜面体与地面间摩擦均不计,问 (1) 作用于斜
7、面体上的水平力多大时,物体与斜面体刚好不发生相对运动? (2)此时 m 对 M 的压力多大? (3)此时地面对斜面体的支持力多大? 【例五】如图所示,两光滑的梯形木块 A 和 B,紧靠放在光滑水平面上,已知 =60, mA=2kg,mB=lkg,现水平推力 F,使两木块使向右加速运动,要使两木块在运 动过程中无相对滑动,则 F 的最大值多大? 课堂训练:课堂训练:1如图所示,在水平桌面上推一物体压缩一个原长为 L0的轻用心 爱心 专心3弹簧。桌面与物体之间有摩擦,放手后物体被弹开,则( )A物体与弹簧分离时加速度为零,以后作匀减速运动B弹簧恢复到 Lo 时物体速度最大C弹簧恢复到 Lo 以前一
8、直作加速度越来越小的变加速运动D弹簧恢复到 Lo 以前的某一时刻物体已达到最大速度2如图所示,物体甲、乙质量均为 m。弹簧和悬线的质量可以忽略不 计。当悬线被烧断的瞬间,甲、乙的加速度数值应是下列哪一种情况:A甲是 0,乙是 g B甲是 g,乙是 g C甲是 0,乙是 0 D甲是 g2,乙是 g3如图所示,一条质量不计的绳子跨过同一水平面的两个光滑的定滑轮,甲、乙两人 质量相等,但甲的力气比乙大,他们各自握紧绳子的一端由静 止同时在同一高度开始向上爬,并且两人在爬动过程中尽力爬, 则 ( ) A甲先到达顶端 B乙先到达顶端C两人同时到达顶端 D无法判断4如图所示,车厢内用两根细绳 AO、BO
9、系住一个质量 m 的物体,AO 绳与竖直方向间夹 角为 ,BO 是水平的,当车厢以加速度 a 水平向左作匀加速运动时,两绳中拉力 T1、T2各是多少? 课后作业:课后作业:1如图所示,质量为 m 的物体 A 放置在质量为 M 的物体 B 上,B 与弹簧相连。它们一起在光滑水平面上作简谐振动。振动过程 中 A、B 之无相对运动。设弹簧的劲度系数为 k。当物体离开平 衡位置的位移为 x 时,A、B 间摩擦力的大小等于( ) A0 Bkx CkmxM Dkmx(M+m) 2如图所示,质量为 m 的物体 A 和 B,用绳连接后挂在两个高度 相同的光滑的滑轮上,处于平衡状态。在两滑轮中点再挂一个 质量为
10、 m 的钩码 C,设竖直绳足够长,放手后,则( )AC 仍保持静止在原来的位置BC 一直加速下落,直到 A 碰到滑轮为止CC 下落的加速度方向不变DC 下落的过程是先加速再减速3两个质量相同的物体,用细绳连接后,放在水平桌面上,细绳能承受的最大拉 力为 T。若对其中一个物体施一水平力,可使两物体在作加速运动中,绳被拉断。 如果桌面是光滑的,恰好拉断细绳时水平力为 F1,若桌面粗糙,恰好拉断细绳时甲乙用心 爱心 专心4的水平力为 F2,下面正确的是( )AFlF2 BF1=F2 CFlF2 DF1= F24在光滑水平面上用一根劲度系数为 k 的轻弹簧拴住一块质 量为 m 的木块,用一水平外力 F
11、 推木块压缩弹簧,处于静止状 态。当突然撤去外力 F 的瞬间,本块的速度为_,加速 度为_,最初阶段木块作_运动。 5一个质量为 01 千克的小球,用细线吊在倾角 a 为 37的斜面顶端,如图所示。 系统静止时绳与斜面平行,不计一切摩擦。求下列情况下,绳子受到的拉力为 多少?(1)系统以 6 米秒2的加速度向左加速运动;(2)系统以 l0 米秒2的加速度向右加速运动;(3)系统以 15 米秒2的加速度向右加速运动。6如图所示,货运平板车始终保持速度 v 向前运动,把一个质量为 m,初速度为零 的物体放在车板的前端 A 处,若物体与车板间的摩擦因数为 ,要使物体不滑落, 车板的长度至少是多少?
12、7如图所示,带斜面的小车,车上放一个均匀球,不计摩擦。当小车向右匀加速运 动时,要保证小球的位置相对小车没变化,小车加速度 a 不得超过多大?8如图所示,光滑球恰好放在木块的圆弧槽中,它的左边的接触点 为A,槽的半径为R,且OA与水平线成角。通过实验知道:当木块 的加速度过大时,球可以从槽中滚出。圆球的质量为m,木块的质 量为M。各种摩擦及绳和滑轮的质量不计。则木块向右的加速度最 小为多大时,球才离开圆槽。9如图所示,底座 A 上装有长 05m 的直立杆,其总质量为 02kg,杆上套有质量为 005kg 的小环 B,它与杆有摩擦, 当环从底座上以 4ms 的速度飞起时,刚好能到达杆的顶端, g 取 10m/s2,求:(1)在环升起过程中,底座对水平面压力多大? (2)小环从杆顶落回雇座需多少时间?