【高中物理】牛顿第二定律的应用（瞬时性问题 等时圆问题 临界和极值问题）课件-2023-2024学年高一上人教版（2019）必修第一册.pptx

4.5牛顿第二定律的应用瞬时性问题+等时圆问题+临界和极值问题1.轻绳或类轻绳模型（细钢丝等）特点：微小形变产生的弹力，其形变可瞬时特点：微小形变产生的弹力，其形变可瞬时产生或消失，在瞬时问题中，其弹力发生突变。产生或消失，在瞬时问题中，其弹力发生突变。瞬时产生、瞬时改变、瞬时消失瞬时产生、瞬时改变、瞬时消失。一、瞬时性问题1.如图所示，质量均为如图所示，质量均为m的的A、B两球用轻绳连接，两球用轻绳连接，A球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果将悬挂将悬挂A球的细线剪断，此时球的细线剪断，此时A和和B两球的瞬时加速两球的瞬时加速度各是多少？度各是多少？轻绳或类轻绳模型（细钢丝等）轻绳或类轻绳模型（细钢丝等）讲讲2.如图，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上（重力加速度为g）。下列判断正确的是轻绳或类轻绳模型（细钢丝等）轻绳或类轻绳模型（细钢丝等）练练2.轻杆模型 特点：特点：既能承受拉力，又可承受压力，施力既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，也不可缩短，也不可缩短，杆的弹力可以发生突变杆的弹力可以发生突变。一、瞬时性问题2.轻杆模型 特点：特点：既能承受拉力，又可承受压力，施力既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，也不可缩短，也不可缩短，杆的弹力可以发生突变杆的弹力可以发生突变。一、瞬时性问题3.轻弹簧（橡皮绳）模型 特点：特点：既能承受拉力，也可承受压力。在瞬既能承受拉力，也可承受压力。在瞬时问题中，形变恢复需要较长时间，在弹簧时问题中，形变恢复需要较长时间，在弹簧(或橡或橡皮绳皮绳)的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变，往往可以看成是变，往往可以看成是瞬间不变瞬间不变的的一、瞬时性问题3.如图所示，质量均为如图所示，质量均为m的的A、B两球用轻弹簧连接，两球用轻弹簧连接，A球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果将悬挂将悬挂A球的细线剪断，此时球的细线剪断，此时A和和B两球的瞬时加速两球的瞬时加速度各是多少？度各是多少？轻弹簧模型（橡皮绳）轻弹簧模型（橡皮绳）讲讲4.如图所示如图所示,一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上,另一端连着另一端连着A小球小球,同时水平细线一端连着同时水平细线一端连着A球球,另一端固定在右侧竖直另一端固定在右侧竖直墙上墙上,弹簧与竖直方向的夹角是弹簧与竖直方向的夹角是60,A、B两小球分别连在另两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时一根竖直弹簧两端。开始时A、B两球都静止不动两球都静止不动,A、B两小两小球的质量相等球的质量相等,重力加速度大小为重力加速度大小为g,若不计弹簧质量若不计弹簧质量,在水平在水平细线被剪断瞬间细线被剪断瞬间,A、B两球的加速度两球的加速度aA、aB为（为（）轻弹簧模型（橡皮绳）轻弹簧模型（橡皮绳）练练A.,g B.2g,0C.，0 D.,06.如图所示，在动摩擦因数=0.2的水平面上有一个质量m=1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成=45角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间(g取10 m/s2)，下列说法中正确的是()轻弹簧模型（橡皮绳）轻弹簧模型（橡皮绳）测测Ag BC D0.5g 特点：等时圆模型是高中物理中的一个经典模型，指的是一个圆上面延伸出无数条轨道，物体在每一条轨道上运动的时间相等。这个模型可以用来解决一些关于运动时间、速度、加速度、能量等方面的问题。二、等时圆8.如图所示，如图所示，A、B、C是同一半径为是同一半径为R的竖直圆周的竖直圆周上的三个点，上的三个点，C为最低点，为最低点，AC、BC为两条分别与为两条分别与水平方向成水平方向成、角的光滑导轨则物体从角的光滑导轨则物体从A、B点滑点滑到到C点所经历的时间之比为点所经历的时间之比为 ，到达，到达C点时点时的速率之比为的速率之比为 。等时圆等时圆讲讲9.如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为最低点每根杆上都套有一个小滑环（图中未画出），三个滑环分别从a、b、c处释放（初速为0），用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间，则（）等时圆等时圆练练At1t2t2t3 Ct3t1t2 Dt1=t2=t310.如图所示，OA、OB、OC是竖直面内三根固定的光滑细杆，将相同的小球分别套在三个杆上滑下，到达A、B、C的时间分别为t1，t2，t3,则下滑的时间大小关系正确的是（）等时圆等时圆测测At1t2t3=t2 Ct3t1t2 Dt1=t2=t3OABC12.如图所示，1、2、3是竖直面内三根固定的光滑细杆，将相同的小球分别套在三个杆上滑下，到达杆低端的时间分别为t1，t2，t3,则下滑的时间大小关系正确的是（）等时圆等时圆达标测达标测At1t2t3=t2 Ct3t1t2 Dt1=t2=t3213 特点：等时圆模型是高中物理中的一个经典模型，指的是一个圆上面延伸出无数条轨道，物体在每一条轨道上运动的时间相等。这个模型可以用来解决一些关于运动时间、速度、加速度、能量等方面的问题。三、临界和极值问题1313如图所示，物体如图所示，物体A A、B B的质量分别为的质量分别为m m1 11 kg1 kg，m m2 22kg2kg，A A、B B之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数0.20.2，水平面光，水平面光滑要使滑要使A A、B B之间不发生相对运动，则之间不发生相对运动，则F F最大不得超最大不得超过过(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g g取取10 m/s10 m/s2 2)()()A A2 N B2 N B4 N4 NC C6 N D6 N D8 N8 N临界和极值问题讲1414(多选多选)如图所示，物体如图所示，物体A A叠放在物体叠放在物体B B上，上，B B置于置于光滑水平面上，光滑水平面上，A A、B B的质量分别为的质量分别为m mA A6 kg6 kg，m mB B2 2 kgkg，A A、B B之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数0.2.(0.2.(假设假设A A、B B间最大静间最大静摩擦力等于滑动摩擦力摩擦力等于滑动摩擦力)开始时开始时F F10N10N，此后逐渐增大，此后逐渐增大，在在增大到增大到45 N45 N的过程中，则的过程中，则(g(g取取10 m/s10 m/s2 2)()()A A当拉力当拉力F F12 N12 N时，两物体保持相对静止状态时，两物体保持相对静止状态B B两物体开始没有相对运动，当拉力超过两物体开始没有相对运动，当拉力超过12 N12 N时，时，开始相对运动开始相对运动C C两物体从受力开始就有相对运动两物体从受力开始就有相对运动D D两物体始终没有相对运动两物体始终没有相对运动临界和极值问题讲1515如图所示，已知物块如图所示，已知物块A A、B B的质量分别为的质量分别为m m1 14 4 kgkg、m m2 21 kg1 kg，A A、B B间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为1 10.50.5，A A与地面之间的动摩擦因数为与地面之间的动摩擦因数为2 20.50.5，在水平力，在水平力F F的的推动下，要使推动下，要使A A、B B一起运动而一起运动而B B不致下滑，则力不致下滑，则力F F大大小可能是小可能是()A A50 N B50 N B100 N100 NC C125 N D125 N D150 N150 N临界和极值问题练1 16 6如图所示，小物块质量为如图所示，小物块质量为m=1kgm=1kg，在与水平方向成，在与水平方向成 角的角的力力F F的作用下以的初速度沿直线在水平面上做匀加速运动，经的作用下以的初速度沿直线在水平面上做匀加速运动，经t=2.5st=2.5s的时间物块由的时间物块由A A点运动到点运动到B B点，点，A A、B B之间的距离之间的距离s=10ms=10m。物块与水平面间的动摩擦因数为物块与水平面间的动摩擦因数为=0.5=0.5，若物块可看做质点，若物块可看做质点，空气阻力不计，取空气阻力不计，取g=10m/sg=10m/s2 2(1)(1)求物块运动的加速度和物块到达求物块运动的加速度和物块到达B B点时的速度；点时的速度；(2)(2)若若 大小不确定，求力大小不确定，求力F F的最小值（结果可保留根号）。的最小值（结果可保留根号）。临界和极值问题测