牛顿第二定律应用整体法隔离法.ppt

牛顿第二定律应用整体法隔离法 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望Tsin (PATcos FNcos FNsin yxTFNmga例例、在在静静止止的的小小车车内内，用用细细绳绳a和和b系系住住一一个个小小球球小小球球质质量量为为m，绳绳a与与竖竖直直方方向向成成角角，现现让让小小车车从从静静止止开开始始向向右右做做匀匀加加速速直直线线运运动动，如如图所示，此时小球所受各力如何？图所示，此时小球所受各力如何？5 5质质质质量量量量为为为为MM=40kg=40kg的的的的雪雪雪雪橇橇橇橇（包包包包括括括括人人人人的的的的质质质质量量量量）在在在在倾倾倾倾角角角角为为为为=37=370 0的的的的斜斜斜斜坡坡坡坡上上上上向向向向下下下下滑滑滑滑动动动动，所所所所受受受受的的的的空空空空气气气气阻阻阻阻力力力力与与与与速速速速度度度度成成成成正正正正比比比比，阻阻阻阻力力力力系系系系数数数数为为为为k k。现现现现测测测测得得得得雪雪雪雪橇橇橇橇运运运运动动动动的的的的v-tv-t图图图图线线线线如如如如图图图图中中中中实实实实线线线线所所所所示示示示，图图图图中中中中虚虚虚虚线线线线ABAB是是是是v-tv-t图图图图线线线线在在在在A A点点点点的的的的切切切切线线线线，A A点点点点坐坐坐坐标标标标为为为为（0 0，5 5），B B点点点点坐坐坐坐标标标标为为为为（4 4，1515）。虚虚虚虚线线线线CDCD是是是是v-tv-t图图图图线线线线的的的的渐渐渐渐近近近近线线线线。试试试试求求求求空空空空气气气气的的的的阻阻阻阻力力力力系系系系数数数数k k和和和和雪雪雪雪橇橇橇橇与与与与斜坡间的动摩擦因数斜坡间的动摩擦因数斜坡间的动摩擦因数斜坡间的动摩擦因数。（。（。（。（sin37sin370 0=0.6=0.6，cos37cos370 0=0.8=0.8）v（m/s）t/s（）选对象（）选对象（）析受力（）析受力（）处理力（）处理力正交分解正交分解（）列方程，求解讨论（）列方程，求解讨论 （特别注意和牛顿第三定律的完美结合特别注意和牛顿第三定律的完美结合）根据题意，正确选取并隔离研究对象根据题意，正确选取并隔离研究对象对研究对象的受力情况和运动情况进行分析，画对研究对象的受力情况和运动情况进行分析，画出受力分析图出受力分析图一般沿加速度方向和垂直加速度方向分解一般沿加速度方向和垂直加速度方向分解根据牛顿第二定律和运动学相关公式建立方程根据牛顿第二定律和运动学相关公式建立方程应用牛顿第二定律解题的主要步骤应用牛顿第二定律解题的主要步骤：第三章牛顿运动定律第三章牛顿运动定律3-4 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用-整体法和隔离法整体法和隔离法教学目标：教学目标：1.1.知道连结体问题。知道连结体问题。知道连结体问题。知道连结体问题。2.2.理解整体法和隔离法在动力学中的应用。理解整体法和隔离法在动力学中的应用。理解整体法和隔离法在动力学中的应用。理解整体法和隔离法在动力学中的应用。3.3.初步掌握连结体问题的求解思路和解题方法。初步掌握连结体问题的求解思路和解题方法。初步掌握连结体问题的求解思路和解题方法。初步掌握连结体问题的求解思路和解题方法。教学重点：教学重点：1 1会灵活应用整体法和隔离法求解有关连接体问题会灵活应用整体法和隔离法求解有关连接体问题会灵活应用整体法和隔离法求解有关连接体问题会灵活应用整体法和隔离法求解有关连接体问题一、连结体问题一、连结体问题 在研究力和运动的关系时，经常会涉及到在研究力和运动的关系时，经常会涉及到相互联系的物体之间的相互作用，这类问题称相互联系的物体之间的相互作用，这类问题称为为“连结体问题连结体问题”二、解连接体问题的基本方法：二、解连接体问题的基本方法：整体法与隔离法整体法与隔离法 当物体间相对静止，具有当物体间相对静止，具有共同的对地加速度共同的对地加速度时，时，就可以把它们作为一个就可以把它们作为一个整体整体，通过对整体所受的合外，通过对整体所受的合外力列出整体的牛顿第二定律方程。力列出整体的牛顿第二定律方程。当需要计算当需要计算当需要计算当需要计算物体之间物体之间物体之间物体之间的相互作用力时，就必须把的相互作用力时，就必须把的相互作用力时，就必须把的相互作用力时，就必须把各个物体各个物体各个物体各个物体隔离隔离隔离隔离出来，根据各个物体的受力情况，画出出来，根据各个物体的受力情况，画出出来，根据各个物体的受力情况，画出出来，根据各个物体的受力情况，画出隔离体的受力图，列出牛顿第二定律方程。隔离体的受力图，列出牛顿第二定律方程。隔离体的受力图，列出牛顿第二定律方程。隔离体的受力图，列出牛顿第二定律方程。例例例例1 1如图所示如图所示如图所示如图所示,质量为质量为质量为质量为MM的木箱放在水平面上的木箱放在水平面上的木箱放在水平面上的木箱放在水平面上,木箱木箱木箱木箱中的立杆上套着一个质量为中的立杆上套着一个质量为中的立杆上套着一个质量为中的立杆上套着一个质量为mm的小球的小球的小球的小球,开始时小球在杆开始时小球在杆开始时小球在杆开始时小球在杆的顶端的顶端的顶端的顶端,由静止释放后由静止释放后由静止释放后由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力小球沿杆下滑的加速度为重力小球沿杆下滑的加速度为重力小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的加速度的加速度的加速度的1/2,1/2,即即即即a a=g g/2,/2,则小球在下滑的过程中则小球在下滑的过程中则小球在下滑的过程中则小球在下滑的过程中,木箱对木箱对木箱对木箱对地面的压力为多少地面的压力为多少地面的压力为多少地面的压力为多少?隔离法的使用隔离法的使用隔离法的使用隔离法的使用以小球以小球m为研究对象为研究对象,受力分析得受力分析得mg-f=ma以木箱以木箱M为研究对象为研究对象,受力分析得受力分析得N-f-Mg=0f=f解得：解得：解得：解得：mgmgf fMgMgN Nf f例例例例2 2如图所示，物体如图所示，物体如图所示，物体如图所示，物体A A和和和和B B靠在一起放在光滑水平面靠在一起放在光滑水平面靠在一起放在光滑水平面靠在一起放在光滑水平面上，物体上，物体上，物体上，物体A A受到水平向右的推力，大小为受到水平向右的推力，大小为受到水平向右的推力，大小为受到水平向右的推力，大小为10N10N，已知，已知，已知，已知物体物体物体物体A A的质量为的质量为的质量为的质量为2kg2kg，物体，物体，物体，物体B B的质量为的质量为的质量为的质量为3kg3kg，求物体，求物体，求物体，求物体A A运运运运动的加速度及物体动的加速度及物体动的加速度及物体动的加速度及物体A A、B B间的相互作用力间的相互作用力间的相互作用力间的相互作用力整体法、隔离法交替使用整体法、隔离法交替使用整体法、隔离法交替使用整体法、隔离法交替使用先整体：先整体：先整体：先整体：对对对对ABAB整体受力分析整体受力分析整体受力分析整体受力分析再隔离：再隔离：再隔离：再隔离：对对对对B B受力分析受力分析受力分析受力分析F FF FN NG GF FABABF FN NG G如果地面粗糙，如果地面粗糙，如果地面粗糙，如果地面粗糙，ABAB与与与与地面动摩擦因素都为地面动摩擦因素都为地面动摩擦因素都为地面动摩擦因素都为=0.1=0.1=0.1=0.1，则，则，则，则ABAB间的相互间的相互间的相互间的相互作用力为多少？作用力为多少？作用力为多少？作用力为多少？不变不变不变不变类型一类型一类型一类型一绳连接的绳连接的绳连接的绳连接的加速度与加速度与加速度与加速度与F F同向，绳中的张力同向，绳中的张力同向，绳中的张力同向，绳中的张力?相同相同练习练习1：如图，如图，ml=2kg，m2=6kg，不计摩擦和，不计摩擦和滑轮的质量，求拉物体滑轮的质量，求拉物体ml的细线的拉力和悬吊的细线的拉力和悬吊滑轮的细线的拉力。滑轮的细线的拉力。类型二类型二类型二类型二叠放的叠放的叠放的叠放的如图所示，如图所示，如图所示，如图所示，A A、B B、C C为三个完全相同的为三个完全相同的为三个完全相同的为三个完全相同的物体，沿水平方向用恒力物体，沿水平方向用恒力物体，沿水平方向用恒力物体，沿水平方向用恒力F F拉物体拉物体拉物体拉物体B B，使，使，使，使三个物体一起以速度三个物体一起以速度三个物体一起以速度三个物体一起以速度v v匀速运动，现撤去匀速运动，现撤去匀速运动，现撤去匀速运动，现撤去F F，若三个物体仍能一起继续向前运动，若三个物体仍能一起继续向前运动，若三个物体仍能一起继续向前运动，若三个物体仍能一起继续向前运动，求：物体求：物体求：物体求：物体A A、B B之间的摩擦力之间的摩擦力之间的摩擦力之间的摩擦力f f1 1，和，和，和，和B B、C C之间的摩擦力之间的摩擦力之间的摩擦力之间的摩擦力f f2 2大小分别为多少？大小分别为多少？大小分别为多少？大小分别为多少？类型二类型二类型二类型二叠放的叠放的叠放的叠放的物块物块物块物块mm沿斜面加速下滑，而斜面沿斜面加速下滑，而斜面沿斜面加速下滑，而斜面沿斜面加速下滑，而斜面保持静止，求在下滑过程中，地保持静止，求在下滑过程中，地保持静止，求在下滑过程中，地保持静止，求在下滑过程中，地面对斜面体的支持力和摩擦力的面对斜面体的支持力和摩擦力的面对斜面体的支持力和摩擦力的面对斜面体的支持力和摩擦力的大小？大小？大小？大小？南方第南方第南方第南方第4848页页页页典题演示典题演示典题演示典题演示2 2南方第南方第南方第南方第3131页页页页典题演示典题演示典题演示典题演示1010练习练习练习练习2 2如图所示，光滑水平面上放置质量分别为如图所示，光滑水平面上放置质量分别为如图所示，光滑水平面上放置质量分别为如图所示，光滑水平面上放置质量分别为mm和和和和3 3mm的四个木块，其中两个质量为的四个木块，其中两个质量为的四个木块，其中两个质量为的四个木块，其中两个质量为mm的木块间用一不可的木块间用一不可的木块间用一不可的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是mgmg。现。现。现。现用水平拉力用水平拉力用水平拉力用水平拉力F F拉其中一个质量为拉其中一个质量为拉其中一个质量为拉其中一个质量为3 3 m m的木块，使四个木的木块，使四个木的木块，使四个木的木块，使四个木块一同加速运动，则（块一同加速运动，则（块一同加速运动，则（块一同加速运动，则（）A A轻绳对轻绳对轻绳对轻绳对mm的最大拉力为的最大拉力为的最大拉力为的最大拉力为B B轻绳对轻绳对轻绳对轻绳对mm的最大拉力为的最大拉力为的最大拉力为的最大拉力为C CF F的最大值为的最大值为的最大值为的最大值为 D DF F的最大值为的最大值为的最大值为的最大值为类型三类型三类型三类型三弹簧连接的弹簧连接的弹簧连接的弹簧连接的如图所示，用相同材料做成的质量分别为如图所示，用相同材料做成的质量分别为如图所示，用相同材料做成的质量分别为如图所示，用相同材料做成的质量分别为mm1 1、mm2 2的两个的两个的两个的两个物体中间用一轻弹簧连接，在下列四种情况下，相同的物体中间用一轻弹簧连接，在下列四种情况下，相同的物体中间用一轻弹簧连接，在下列四种情况下，相同的物体中间用一轻弹簧连接，在下列四种情况下，相同的拉力拉力拉力拉力F F均作用在均作用在均作用在均作用在mm1 1上，使上，使上，使上，使mm1 1、mm2 2做加速运动：做加速运动：做加速运动：做加速运动：类型三类型三类型三类型三弹簧连接的弹簧连接的弹簧连接的弹簧连接的质量都为质量都为质量都为质量都为mm的两物体（材料相同），中间用一劲度系数为的两物体（材料相同），中间用一劲度系数为的两物体（材料相同），中间用一劲度系数为的两物体（材料相同），中间用一劲度系数为k k的轻质弹簧连接着，把它们置于光滑水平面上，若水平的轻质弹簧连接着，把它们置于光滑水平面上，若水平的轻质弹簧连接着，把它们置于光滑水平面上，若水平的轻质弹簧连接着，把它们置于光滑水平面上，若水平恒力恒力恒力恒力F F1 1和和和和F F2 2分别作用两物体上，方向如图，且分别作用两物体上，方向如图，且分别作用两物体上，方向如图，且分别作用两物体上，方向如图，且F F1 1 F F2 2，则，则，则，则弹簧的伸长量为多少？弹簧的伸长量为多少？弹簧的伸长量为多少？弹簧的伸长量为多少？例如图所示，小车的质量例如图所示，小车的质量例如图所示，小车的质量例如图所示，小车的质量MM=2.0kg=2.0kg，水平地面对小，水平地面对小，水平地面对小，水平地面对小车的阻力忽略不计。物体质量车的阻力忽略不计。物体质量车的阻力忽略不计。物体质量车的阻力忽略不计。物体质量mm=0.5kg=0.5kg，物体与小车，物体与小车，物体与小车，物体与小车间的动摩擦因数间的动摩擦因数间的动摩擦因数间的动摩擦因数=0.3=0.3（设最大静摩擦力与滑动摩擦（设最大静摩擦力与滑动摩擦（设最大静摩擦力与滑动摩擦（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等），力相等），力相等），力相等），g g=10m/s=10m/s2 2。（1 1）小车在外力作用下以）小车在外力作用下以）小车在外力作用下以）小车在外力作用下以1.2m/s1.2m/s2 2的加速度向右运动的加速度向右运动的加速度向右运动的加速度向右运动时，物体受摩擦力多大？时，物体受摩擦力多大？时，物体受摩擦力多大？时，物体受摩擦力多大？（2 2）欲使小车产生）欲使小车产生）欲使小车产生）欲使小车产生3.5m/s3.5m/s2 2的加速度，需给小车提供的加速度，需给小车提供的加速度，需给小车提供的加速度，需给小车提供多大的水平推力？多大的水平推力？多大的水平推力？多大的水平推力？例如图所示，小车的质量例如图所示，小车的质量例如图所示，小车的质量例如图所示，小车的质量MM=2.0kg=2.0kg，水平地面对小，水平地面对小，水平地面对小，水平地面对小车的阻力忽略不计。物体质量车的阻力忽略不计。物体质量车的阻力忽略不计。物体质量车的阻力忽略不计。物体质量mm=0.5kg=0.5kg，物体与小车，物体与小车，物体与小车，物体与小车间的动摩擦因数间的动摩擦因数间的动摩擦因数间的动摩擦因数=0.3=0.3（设最大静摩擦力与滑动摩擦（设最大静摩擦力与滑动摩擦（设最大静摩擦力与滑动摩擦（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等），力相等），力相等），力相等），g g=10m/s=10m/s2 2。（3 3）若要使物体）若要使物体）若要使物体）若要使物体mm脱离小车，问至少应向小车提供脱离小车，问至少应向小车提供脱离小车，问至少应向小车提供脱离小车，问至少应向小车提供多大的水平推力？多大的水平推力？多大的水平推力？多大的水平推力？（4 4）若小车长为）若小车长为）若小车长为）若小车长为L L=1m=1m，原来静止的小车在，原来静止的小车在，原来静止的小车在，原来静止的小车在8.5N8.5N的水的水的水的水平推力作用下，物体经多长时间滑离小车？（物体视平推力作用下，物体经多长时间滑离小车？（物体视平推力作用下，物体经多长时间滑离小车？（物体视平推力作用下，物体经多长时间滑离小车？（物体视为质点）为质点）为质点）为质点）练习练习练习练习1 1：如图所示，：如图所示，：如图所示，：如图所示，A A、B B质量分别为质量分别为质量分别为质量分别为mm1 1、mm2 2，在拉，在拉，在拉，在拉力力力力F F作用下向上加速运动的过程中，求绳子的张力？作用下向上加速运动的过程中，求绳子的张力？作用下向上加速运动的过程中，求绳子的张力？作用下向上加速运动的过程中，求绳子的张力？例例3质量分别为质量分别为10kg和和20kg的物体的物体A和和B，叠，叠放在水平面上，如图所示放在水平面上，如图所示,AB间的最大静摩擦间的最大静摩擦力为力为10N，B与水平面间的摩擦系数与水平面间的摩擦系数=0.5，以，以力力F作用于作用于B使使AB一同加速运动，则力一同加速运动，则力F应满应满足的条件？足的条件？与临界问题结合与临界问题结合与临界问题结合与临界问题结合