《高中物理 第三章第5节牛顿运动定律及其应用课件 教科版必修1》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理 第三章第5节牛顿运动定律及其应用课件 教科版必修1(30页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、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
2、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、a1a20 B
3、、a1a,a20 C、 D、 a1a,,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 .,
4、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=g tg 方向沿水平方向。,小球再回到原处时,由圆周运动规律,,F1 -mg cos=mv2 / l =0,F1 = mg cos,mg/cos,g tg,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
5、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m5kg,某一时刻弹簧秤的读数为40N,设g=10 m/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,18 m/s2,向下,2 m/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
6、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,mg tg =ma a= gtg ,对于整体受力如图示:,由牛顿运动
7、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
8、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 = m ay / tg = 0.25mg4/3 = 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
9、升机取水后飞往火场,加速度沿水平方向,大小稳定在a=1.5 m/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=10 m/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,
10、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:,mg sinmg cos= m a,a = gsingcos= 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=g sin370 + g cos370 = 10m/s2,t1=v/a1=1s S1=1/2 a1t12 =5m S2=11m,1秒后,速度达到10m/s,摩擦力方向变为向上,a2=g sin370 -g cos370 =
11、 2 m/s2,物体以初速度v=10m/s , 向下作匀加速运动,S2= vt2+1/2a2t22,11=10 t2+1/22t22,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,
12、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=10 m/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=2 mg/k,由匀加速运动公式,(2) 在B离开桌面之前, 对
13、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=1.5 kg,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B kx2-mg=ma,x1- x2 =1/2 at2 a=v/t=6m/s2,
14、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)g sin/ k = 0.15m,0.2s 末A、B即将分离, A、B间无作用力,对B物块:,kx2-m2g sin = m2a ,x1-x2=1/2at2 ,解得 x2=0.05m a=5 m/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 - m1g sin = m1a,Fmax = m1g sin + m1a = 100N,