《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第三章牛顿运动定律热点专题课(三) 巧解动力学(28张).ppt

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1、 一、用假一、用假设设法巧解法巧解动动力学力学问题问题 假假设设法是一种解决物理法是一种解决物理问题问题的重要思的重要思维维方法，在求方法，在求解物体运解物体运动动方向待定的方向待定的问题时问题时更是一种行之有效的方法。更是一种行之有效的方法。用假用假设设法解法解题题一般先根据一般先根据题题意从某一假意从某一假设设入手，然后运入手，然后运用物理用物理规规律得出律得出结结果，再果，再进进行适当行适当讨论讨论，从而得出答案。，从而得出答案。典例典例1 如如图图31所示，一根所示，一根轻弹轻弹簧上端簧上端固定，下端挂一个固定，下端挂一个质质量量为为m0的小桶的小桶(底面水平底面水平)，桶中放有一桶中

2、放有一质质量量为为m的物体，当桶静止的物体，当桶静止时时，弹弹簧的簧的长长度比其自然度比其自然长长度伸度伸长长了了L，今向下拉桶，今向下拉桶使使弹弹簧再伸簧再伸长长L后静止，然后松手放开，后静止，然后松手放开，设弹设弹簧簧总处总处在在弹弹性限度内，性限度内，则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是 ()图图31ABC D答案答案A 二、用极限法巧解二、用极限法巧解动动力学力学问题问题 (1)临临界与极界与极值问题值问题：在研究：在研究动动力学力学问题时问题时，当物体所，当物体所处处的的环环境或所受的外界条件境或所受的外界条件发发生生变变化化时时，物体的运，物体的运动动状状态态也会也会发发生生变

3、变化，当达到某个化，当达到某个值时值时其运其运动动状状态态会会发发生某些突生某些突变变，特，特别别是是题题中出中出现现“最大最大”“”“最小最小”“”“刚刚好好”“”“恰好出恰好出现现”“”“恰好不出恰好不出现现”等等词语时词语时，往往会出，往往会出现临现临界界问题问题和极和极值问题值问题，求解，求解时时常用极常用极限法，即将物体的限法，即将物体的变变化化过过程推到极限程推到极限将将临临界状界状态态及及临临界条界条件件显显露出来，从而便于抓住露出来，从而便于抓住满满足足临临界界值值的条件，准确分析物理的条件，准确分析物理过过程程进进行求解。行求解。(2)动动力学中各种力学中各种临临界界问题问题

4、的的临临界条件：界条件：接触与脱离的接触与脱离的临临界条件：两物体相接触或脱离的界条件：两物体相接触或脱离的临临界条界条件是件是弹弹力力FN0。相相对对静止或相静止或相对对滑滑动动的的临临界条件：两物体相接触且界条件：两物体相接触且处处于于相相对对静止静止时时，常存在着静摩擦力，常存在着静摩擦力，则则相相对对静止或相静止或相对对滑滑动动的的临临界条件是：静摩擦力达到最大界条件是：静摩擦力达到最大值值。绳绳子断裂与松弛的子断裂与松弛的临临界条件：界条件：绳绳子所能承受的子所能承受的张张力是有力是有限的，限的，绳绳子断与不断的子断与不断的临临界条件是界条件是绳绳子子张张力等于它所能承受的力等于它所

5、能承受的最大最大张张力。力。绳绳子松弛的子松弛的临临界条件是界条件是FT0。加速度最大与速度最大的加速度最大与速度最大的临临界条件：当物体在界条件：当物体在受到受到变变化的外力作用下运化的外力作用下运动时动时，其加速度和速度都会，其加速度和速度都会不断不断变变化，当所受外力最大化，当所受外力最大时时，具有最大加速度；所，具有最大加速度；所受外力最小受外力最小时时，具有最小加速度。当出，具有最小加速度。当出现现加速度有最加速度有最小小值值或最大或最大值值的的临临界条件界条件时时，物体，物体处处于于临临界状界状态态，所，所对应对应的速度便会出的速度便会出现现最大最大值值或最小或最小值值。典例典例2

6、如如图图32所示，在所示，在倾倾角角为为的光滑斜面上端固定的光滑斜面上端固定一一劲劲度系数度系数为为k的的轻质弹轻质弹簧，簧，弹弹簧下端簧下端连连有一有一质质量量为为m的小球，的小球，小球被一垂直于斜面的小球被一垂直于斜面的挡挡板板A挡挡住，此住，此时弹时弹簧没有形簧没有形变变，若手持，若手持挡挡板板A以加速度以加速度a(agsin)沿斜面匀加速下滑，求：沿斜面匀加速下滑，求：图图32(1)从从挡挡板开始运板开始运动动到小球与到小球与挡挡板分离所板分离所经历经历的的时间时间；(2)从从挡挡板开始运板开始运动动到小球速度最大到小球速度最大时时，小球的位移。，小球的位移。利用利用图图象分析象分析动

7、动力学力学问题时问题时，关，关键键是要将是要将题题目中的物理目中的物理情景与情景与图图象象结结合起来分析，利用物理合起来分析，利用物理规规律或公式求解或作出律或公式求解或作出正确判断。如必正确判断。如必须须弄清位移、速度、加速度等物理量和弄清位移、速度、加速度等物理量和图图象象中斜率、截距、交点、折点、面中斜率、截距、交点、折点、面积积等的等的对应对应关系。关系。典例典例3将一个粉笔将一个粉笔头轻头轻放在以放在以2 m/s的恒定速度运的恒定速度运动动的的足足够长够长的水平的水平传传送送带带上后，上后，传传送送带带上留下一条上留下一条长长度度为为4 m的画的画线线。若使。若使该传该传送送带带仍以

8、仍以2 m/s的初速度改做匀减速运的初速度改做匀减速运动动，加速，加速度大小恒度大小恒为为1.5 m/s2，且在，且在传传送送带带开始做匀减速运开始做匀减速运动动的同的同时时，将另一个粉笔将另一个粉笔头头(与与传传送送带带的的动动摩擦因数和第一个相同摩擦因数和第一个相同)轻轻放在放在传传送送带带上，上，该该粉笔粉笔头头在在传传送送带带上能留下一条多上能留下一条多长长的画的画线线？解析解析第一次画第一次画线线，传传送送带带匀速，粉笔匀速，粉笔头头由静止开始做匀由静止开始做匀加速运加速运动动，两者，两者发发生相生相对对滑滑动动，设设粉笔粉笔头头的加速度大小的加速度大小为为a1，同，同时时作出粉笔作

9、出粉笔头头和和传传送送带带的速度的速度时间图时间图象，如象，如图图33甲所示。甲所示。图图33 答案答案 1 m 四、用分解加速度法巧解四、用分解加速度法巧解动动力学力学问题问题 因牛因牛顿顿第二定律第二定律Fma指出力和加速度永指出力和加速度永远远存在瞬存在瞬间对应间对应关系，所以在用牛关系，所以在用牛顿顿第二定律求解第二定律求解动动力学力学问题时问题时，有有时时不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜面不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜面体体这这一物理模型且斜面体又一物理模型且斜面体又处处于加速状于加速状态时态时，往往此法，往往此法能起到事半功倍的效果。能起到事半功倍的效果。典例

10、典例4在在倾倾角角为为60的光滑斜面上用的光滑斜面上用细线细线系住一个系住一个质质量量为为m1 kg可看成可看成质质点的小球，点的小球，线线与斜面平行，斜面体在外力作用下向右运与斜面平行，斜面体在外力作用下向右运动动，g10 m/s2，求：，求：图图34图图35常规解法常规解法(分解力法分解力法)分解加速度法分解加速度法图图36 五、用牛五、用牛顿顿第二定律系第二定律系统统表达式巧解表达式巧解动动力学力学问题问题 牛牛顿顿第二定律研究的第二定律研究的对对象可以是象可以是单单个物体个物体(质质点点)，也可以，也可以是多个相互作用的物体是多个相互作用的物体组组成的系成的系统统(质质点系点系)。对对

11、于多个相互作于多个相互作用的物体用的物体组组成的系成的系统统，高考，高考时时常有涉及，如果常有涉及，如果对对系系统统中的物体中的物体逐一使用牛逐一使用牛顿顿运运动动定律求解，定律求解，过过程往往程往往较为较为复复杂杂，而，而对对系系统统整整体体应应用牛用牛顿顿第二定律往往能使第二定律往往能使问题简问题简化。化。两种表达式两种表达式 (1)当系当系统统中各物体的加速度相同中各物体的加速度相同时时，我，我们们可以把系可以把系统统内的内的所有物体看成一个整体，所有物体看成一个整体，这这个整体的个整体的质质量等于各物体的量等于各物体的质质量之量之和。和。(2)当系当系统统内各物体加速度不同内各物体加速

12、度不同时时，也可以运用，也可以运用“类类整体法整体法”列牛列牛顿顿第二定律方程，形式第二定律方程，形式为为 典例典例5如如图图37所示，水平地面上有一所示，水平地面上有一倾倾角角为为、质质量量为为M的斜面体，斜面体上有一的斜面体，斜面体上有一质质量量为为m的物的物块块以加速度以加速度a沿斜面匀加速下滑，此沿斜面匀加速下滑，此过过程中斜面体没有程中斜面体没有动动，求地面，求地面对对斜面体的支持力斜面体的支持力FN与摩擦力与摩擦力Ff的大小。的大小。解析解析以物以物块块和斜面体和斜面体组组成的系成的系统为统为研究研究对对象，将物象，将物块块的加速度的加速度a沿水平方向与沿水平方向与竖竖直方向直方向

13、进进行行分解，分解，对对物物块块与斜面体整体在与斜面体整体在竖竖直方向上由牛直方向上由牛顿顿第二定律有第二定律有(Mm)gFNM0masin。在水平方向上由。在水平方向上由牛牛顿顿第二定律有第二定律有FfM0macos，解得：，解得：FN(Mm)gmasin，Ffmacos。答案答案(Mm)gmasin macos 图图37图图38专题练习专题练习1质质量相同的甲、乙两量相同的甲、乙两辆辆汽汽车车都在方向不都在方向不变变的水平合外力的水平合外力 的作用下从静止出的作用下从静止出发发沿水平方向做加速直沿水平方向做加速直线线运运动动。在第。在第 一段一段时间间时间间隔内，两隔内，两辆辆汽汽车车所受

14、合外力的大小不所受合外力的大小不变变，汽，汽 车车乙所受的合外力大小是甲的两倍；在接下来的相同乙所受的合外力大小是甲的两倍；在接下来的相同时间时间 间间隔内，汽隔内，汽车车甲所受的合外力大小增加甲所受的合外力大小增加为为原来的两倍，汽原来的两倍，汽 车车乙所受的合外力大小减小乙所受的合外力大小减小为为原来的一半。求甲、乙两原来的一半。求甲、乙两车车 各自在各自在这这两段两段时间间时间间隔内走隔内走过过的的总总位移之比。位移之比。2.一一弹弹簧秤的秤簧秤的秤盘质盘质量量为为m11.5 kg，盘盘内放一内放一质质量量为为m2 10.5 kg的物体的物体P，弹弹簧簧质质量不量不计计，其，其劲劲度系数

15、度系数为为k 800 N/m，系，系统处统处于静止状于静止状态态，如，如图图39所示。所示。现给现给P 施加一个施加一个竖竖直向上的力直向上的力F，使，使P从静止开始向上做匀加速从静止开始向上做匀加速 直直线线运运动动，已知在最初，已知在最初0.2 s内内F是是变变化的，在化的，在0.2 s后是后是 恒定的，求恒定的，求F的最大的最大值值和最小和最小值值各是多少。各是多少。(g10 m/s2)图图39解析：因解析：因为为在在0.2 s内内F是是变变力，在力，在0.2 s以后以后F是恒力，所以在是恒力，所以在t0.2 s时时，P离开秤离开秤盘盘。此。此时时P受到秤受到秤盘盘的支持力的支持力为为零，由于秤零，由于秤盘盘的的质质量量m11.5 kg，所以此，所以此时弹时弹簧不能簧不能处处于原于原长长答案：答案：168 N72 N3如如图图310所示，所示，轻轻杆的两端分杆的两端分别别固定两个固定两个质质量均量均为为m 的小球的小球A、B，轻轻杆可以杆可以绕绕距距A端端1/3杆杆长处长处的固定的固定转轴转轴 O无摩擦地无摩擦地转动转动。若。若轻轻杆自水平位置由静止开始自由杆自水平位置由静止开始自由 绕绕O轴转轴转到到竖竖直状直状态时态时，求，求转轴转轴O对对杆的作用力。杆的作用力。图图310