高一物理牛顿运动定律应用专题精选文档.ppt

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1、高一物理牛顿运动定律应用专题本讲稿第一页，共二十页 连接体是指运动中几个物体叠放在一起、并排叠放在一起或有绳子、细杆联系在一起的物体组.在实际问题中，常常会碰到几个物体连接在一起在外力作用下运动，求解它们的运动规律及所受外力和相互作用力，这类问题被称为连接体问题.与求解单一物体的力学问题相比较连接体问题要复杂得多.(2)隔离法：把系统中的各个部分（或某一部分）隔离，作为一个单独的研究对象来分析的方法.此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力，在分析时应加以注意，然后依据牛顿第二定律列方程求解.此方法对于系统中各部分物体的加速度大小、方向相同或不相同的情况均适用.(1)整体法：把整个系统作为一

2、个研究对象来分析的方法.不必考虑系统的内力的影响，只考虑系统受到的外力，依据牛顿第二定律列方程求解.此方法适用于系统中各部分物体的初速度、加速度大小和方向相同的情况.专题一 连接体问题处理连接体问题的方法:本讲稿第二页，共二十页 A、B两物体质量分别为m1、m2,如图所示，静止在光滑水平面上，现用水平外力F推物体A，使A、B一起加速运动，求：A对B的作用力多大？【解析】以A、B整体为研究对象（整体法)，水平方向只受一个外力F,a=.求各部分加速度相同的连接体的加速度或合力时，优先考虑“整体法”，如果还要求物体之间的作用力，再用“隔离法”，且一定是从要求作用力的那个作用面将物体进行隔离;如果连接

3、体中各部分加速度不同，一般选用“隔离法”.以B为研究对象（隔离法），水平方向只有A对B的弹力FAB，则FAB=m2a=m2 F/m1+m2 .临界问题的分析:当物体运动的加速度发生变化时，物体可能从一种状态变化为另一种状态，这个转折点叫做临界状态，可理解为“将要出现”但“还没有出现”的状态.专题二 临界问题本讲稿第三页，共二十页 (1)隐含弹力发生突变的临界条件.弹力发生在两物体接触面之间，是一种被动力，其大小取决于物体所处的运动状态.当运动状态达到临界状态时，弹力会发生突变.(2)隐含摩擦力发生突变的临界条件.静摩擦力是被动力，其存在及其方向取决于物体之间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最

4、大值.静摩擦力为零的状态，是方向变化的临界状态;静摩擦力为最大静摩擦力是物体恰好保持相对静止的临界条件.（1）采用极限法分析，即加速度很大或很小时将会出现的状态，则加速度取某一值时就会出现转折点临界状态.常见类型:分析方法:(2)临界状态出现时，往往伴随着“刚好脱离”“即将滑动”等类似隐含条件，因此要注意对题意的理解及分析.(3)在临界状态时某些物理量可能为零，列方程时要注意.本讲稿第四页，共二十页 如图所示，质量为m=10 kg的小球挂在倾角=37的光滑斜面的固定铁杆上，静止时，细线与斜面平行，当斜面和小球以a1=0.5 g的加速度向右匀加速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多少？当

5、斜面和小球都以a2=3g的加速度向右匀加速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力又分别是多少？（g取10 m/s2)【解析】先求出临界状态时的加速度，这时N=0,受力如图甲所示，故Fsin=mg(竖直),Fcos=ma0（水平)所以a0=gcot =g.当斜面和小球以a1向右做匀加速运动时，由于a1a0 时，时，a 增大，增大，T2=0（OA 绳绳处于松弛状态），处于松弛状态），T1 在竖直方向的分量不变，而其水平方向的分量必增加在竖直方向的分量不变，而其水平方向的分量必增加（因合外力增大），（因合外力增大），角一定增大，设为角一定增大，设为.受力分析如图受力分析如图 3 所示。所示。T1mg图

6、3 当 T2=0 时，如图2所示，F0=tgmg ma0=tgmg a0=tgg当a a0 时，T2=0，（松弛状态）T1sin=ma (3)T1cos=mg (4)tg=a/g（如图 3)T1F0图 2要点：（1）通过受力分析和运动过程分析找到弹力发生突变的临界状态以及此状态所隐含的具体条件.（2）弹力是被动力，其大小和方向应由物体的状态和物体所受的其他力来确定。0 小车在水平路面上加速向右运动，一质量为 m 的小球用一条水平线和一条斜线把小球系于车上（=30），求下列情况下，两绳的拉力:(1)加速度a1=g/3 (2)加速度a2=2g/3本讲稿第十三页，共二十页300图1xyf1N1 mg

7、图2当物体具有斜向下的运动趋势时，受力分析如图 2 所示，要点：(1)最大静摩擦力是物体即将由相对静止变为相对滑动的临界条件.（2）注意静摩擦力方向的可能性.（3）重视题设条件 tg 和 tg 的限制.N2sin300+f2 cos300=ma0 (1)N2 cos300=mg+f2 sin300(2)f 2=N2 (3)a02=？（求出加速度的取值范围）图3 质量质量 m=1kg的物体，放在的物体，放在=300 的斜面上，物体与的斜面上，物体与斜面的动摩擦因数斜面的动摩擦因数=0.3，要是物体与斜面体一起沿水平，要是物体与斜面体一起沿水平方向向左加速运动，则其加速度多大？方向向左加速运动，则

8、其加速度多大？分析：分析：讨论涉及静摩擦力的临界问题的一般方法是：讨论涉及静摩擦力的临界问题的一般方法是：1,抓住静摩擦力方向的可能性抓住静摩擦力方向的可能性.2,物体即将由相对静止物体即将由相对静止的状态即将变为相对滑动状态的条件是的状态即将变为相对滑动状态的条件是f=N（最大静摩擦力）（最大静摩擦力）.本题有两个临界状态，本题有两个临界状态，当当物体具有斜向上的运动趋势时，物体受到的摩擦力为最大静摩擦力；物体具有斜向上的运动趋势时，物体受到的摩擦力为最大静摩擦力；当物体具有斜向下的当物体具有斜向下的运动趋势时，物体受到的摩擦力为最大静摩擦力。运动趋势时，物体受到的摩擦力为最大静摩擦力。si

9、n300N1-f1 cos300=ma0 (1)f1 sin300+N1 cos300=mg (2)f 1=N1 (3)a01=？当物体具有斜向上的运动趋势时，受力分析如图 3 所示，本讲稿第十四页，共二十页 如图所示，传送带与地面的倾角为如图所示，传送带与地面的倾角为=370，从一到，从一到 B 的长的长度度 16m,传送带以传送带以 10m/s 的速率逆时针方向转动，在传送带上端的速率逆时针方向转动，在传送带上端无初速地放一个质量为无初速地放一个质量为 m=0.5kg的物体，它与传送带之间的动的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为摩擦因数为 0.5，求物体从一到，求物体从一到 B 所需的时间

10、是多少？（所需的时间是多少？（sin370=0.6 cos370=0.8 g=10m/s ）AB图1分析：分析：tg，物体的初速为零，开始阶段，物体速度小于传送带的速度，物体的初速为零，开始阶段，物体速度小于传送带的速度，物体相对于传送带斜向上运动，其受到的滑动摩擦力斜向下，下滑力和摩擦物体相对于传送带斜向上运动，其受到的滑动摩擦力斜向下，下滑力和摩擦力的合力使物体产生加速度，物体做初速度为零的匀加速运动力的合力使物体产生加速度，物体做初速度为零的匀加速运动.如图如图 2 所示。所示。f1mgsin图2 当物体与传送带速度相等的瞬时，物体与带之间的摩擦力为当物体与传送带速度相等的瞬时，物体与带

11、之间的摩擦力为零，但物体在下滑力的作用下仍要加速，物体的速度将大于传送带的零，但物体在下滑力的作用下仍要加速，物体的速度将大于传送带的速度，物体相对于传送带向斜向下的方向运动，在这一时刻摩擦力方速度，物体相对于传送带向斜向下的方向运动，在这一时刻摩擦力方向将发生突变，摩擦力方向由斜向下变为斜向上向将发生突变，摩擦力方向由斜向下变为斜向上.物体的下滑力和所物体的下滑力和所受的摩擦力的合力使物体产生了斜向下的加速度，由于下滑力大于摩受的摩擦力的合力使物体产生了斜向下的加速度，由于下滑力大于摩擦力，物体仍做匀加速运动，如图擦力，物体仍做匀加速运动，如图 3 3 所示。所示。要点:（1）从运动过程的分

12、析中找临界状态;（2）滑动摩擦力方向的突变是本题的关键;(3)tg 和 tg 的区别。f2mgsin图32 本讲稿第十五页，共二十页解：因 tg，物体的初速为零.开始阶段，物体相对于传送带斜向上运动，其受到的滑动摩擦力斜向下，下滑力和摩擦力的合力使物体产生加速度，物体做初速度为零的匀加速运动.如图 2.AB图1f1mgsin图2f2mgsin图3物体的速度与传送带速度相等需要的时间为:t1=v/a1=10/10 s=1 s根据牛顿第二定律，mgsin +mgcos=ma1a1=g(sin+cos)=10(0.6+0.5 0.8)m/s =10m/s22由于 tg，物体在重力的作用下继续加速，当

13、物体的速度大于传送带的速度时，传送带给物体一斜向上的滑动摩擦力，此时受力情况如图 3 所示.根据牛顿第二定律，得 mgsin-mgcos=ma2 a2=g(sin -cos)=10(0.6-0.5 0.8)m/s =2m/s222设后一阶段物体滑至底端所用的时间为 t2，由运动学公式得：L-S=vt2+1/2 a2t2 解得：t2=1s (t2=-11 s 舍去)所以，物体由一到 B 所用时间为 t1+t2=2 s本讲稿第十六页，共二十页 如图所示，两木块质量分别是如图所示，两木块质量分别是 m1 和和 m2，用劲度系数为，用劲度系数为 k 的轻弹簧连在一起，放的轻弹簧连在一起，放在水平面上，

14、将木块在水平面上，将木块 1 下压一段距离后释放，它在做简谐运动，在运动过程中，下压一段距离后释放，它在做简谐运动，在运动过程中，木块木块 2 始终没有离开水平面，且对水平面的最小压力为零，则木块始终没有离开水平面，且对水平面的最小压力为零，则木块 1 的最大加速的最大加速度的大小是多大？木块度的大小是多大？木块 2 对水平面的最大压力是多大？对水平面的最大压力是多大？12图1分析：分析：以物块以物块 1 为研究对象，弹簧对木块为研究对象，弹簧对木块 1 的弹力和物块的弹力和物块 1 的重力合力的重力合力是物块是物块 1 做简谐运动的恢复力弹簧弹起的初阶段，弹簧处于被压缩状态，做简谐运动的恢复

15、力弹簧弹起的初阶段，弹簧处于被压缩状态，向上的弹力大于重力，物块向上的弹力大于重力，物块 1 向上做变加速运动，加速度逐渐减小，向上做变加速运动，加速度逐渐减小，其方向竖直向上当弹力等于重力时，物块其方向竖直向上当弹力等于重力时，物块 1 的加速度为零，而速度最的加速度为零，而速度最大（平衡位置）。然后，弹簧处于伸长状态，物块大（平衡位置）。然后，弹簧处于伸长状态，物块 1 受到的弹力向下，受到的弹力向下，弹力逐渐增大，加速度逐渐增大，达到最高点时，加速度最大，方向弹力逐渐增大，加速度逐渐增大，达到最高点时，加速度最大，方向竖直向下。当物块竖直向下。当物块 1 下落至最低点时，物块下落至最低点

16、时，物块 1 的加速度也达到最大值，但方的加速度也达到最大值，但方向竖直向上。向竖直向上。以物块 2 为研究对象，根据题设条件可知，当物块 1 达到最高点时，物块 1 受到的向下弹力最大，此时，物块 2 受到的向上弹力也最大，使地面对物块 2 的支持力为零当物块 1 落至最低点时，其加速度与最高点的加速度等值反向，弹簧对物块 1 的弹力（方向向上）此时，弹簧对物块 2 的弹力也最大，方向竖直向下，因此，木块 2 对地面的压力达到最大值。要点:（1）弹力的突变是本题的临界条件。（2）简谐振动的过程分析是本题的疑难点。本讲稿第十七页，共二十页amama=0F2F1图1ABOm2F1N图2m2NF2

17、图 3(2）研究物块 1 下落的过程，物块 1 落至最低点 B 处，其受到向上的弹力最大，加速度达到最大值，但方向竖直向上（简谐振动的对称性）.如图1所示，F2-m1g=m1am F2=m1g+m1am.以物块 2 为研究对象，其受力分析如图 2 所示.F1最大时，N=0，即 F1=m2g 因 F1=F1 所以，m1g+m2g=m1am解：（1）研究物块 1 上升的过程.以物块 1 为研究对象，其受力分析和运动过程分析如图 1 所示.物块 1 在最高点一处，加速度最大，且方向竖直向下，F1+m1g=mam F1 最大.对物块 2 受力分析，如图 3 所示，N=m2g+F2=2(m1+m2)g，

18、根据牛顿第三定律，物块 2 对地面的压力大小为 2(m1+m2)g 本讲稿第十八页，共二十页F图1分析：分析：（1）物理方法：物体受力分析如图所示（图）物理方法：物体受力分析如图所示（图 2）Ffmg图2N 如果 F 变化，N 随之改变，f 也随之改变但是，f,N 合力 T 的方向不变，因 f/N=，如图 3 所示 mg的大小方向均不变，T 的方向不变，当 F 与 T 垂直时，F 的值最小。如图 4 所示，F 的最小值为 mgsin，而 tg=f/N=.四力平衡转化为三力平衡。T图3图4如图 3，正交分解 .Fcos-f=0 N+Fsin=mg f=(mg+Fsin)，联立。用两角和公式求极值（2）Fcos-f=ma N+Fsin=mg f=(mg+Fsin)，联立。方法同上，但不能用图解法。求极值的方法:（1）图解法（2）函数法 如图如图1所示，在水平面上放一质量为所示，在水平面上放一质量为 m 的物体，的物体，与与水平面间的动摩擦因数为水平面间的动摩擦因数为，现用力，现用力 F 拉物体，（拉物体，（1）如果）如果要是物体做匀速运动，求拉力要是物体做匀速运动，求拉力 F 的最小值（的最小值（2）如果要是物）如果要是物体以加速度做匀加速运动，求拉力体以加速度做匀加速运动，求拉力 F 的最小值的最小值.本讲稿第十九页，共二十页本讲稿第二十页，共二十页