【课件】第四章专题动力学的基本问题课件-2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.ppt

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1、 物体受力分析 动力学的两类基本问题 超重与失重 正确地对物体进行受力分析是求解力学问题的关键1、受力图：只画物体受到的力，不画物体对其他物体的作用力；可视为质点的物体可以把力都画在重心上，不能视为质点的物体要把力画在力的作用点上。2、隔离法和整体法：受力图，可以是一个物体的受力图也可以是几个物体所组成的物体组的受力图。要根据题意灵活选用隔离法和整体法。例题1 质量为m的木块，沿质量为M的斜面以加速a加速下滑，斜面的倾角为，斜面不动，求地面对斜面的摩擦力。mM M静止或匀速下滑时m对M的作用力是竖直向下的，地对M的摩擦力为零。mmgNfmMNf解析：正确的受力分析是求解本题的关键解法1：隔离法

2、（1）判断地面对斜面体的摩擦力方向：，m对M的作用力沿右下方，使得M有向右运动的趋势，地面对M的摩擦力向左。（因为m受到的摩擦力小于下滑力）。（减速下滑时地面对M的摩擦力向右）。mfmgNmMNffm加速下滑时（2）用隔离法画受力图mmgfNMMgNffN用正交分解法列方程：对m mgsin f=ma对M f+fcos Nsin=0 N=mgcos得 f=macos 方向水平向左mmgfN x yNMMgffNxy(3)求地面对M的摩擦力解法2：整体法（1）内力与外力：用整体法求解时，受力图中只画出系统的外力。取m与M整体为研究对象，则系统受到的外力只有4个，即每个物体的重力 mg、Mg，地面

3、对M的支持力N和地面对M的摩擦力f，m与M之间的支持力和摩擦力是内力。mMMgmgfN（2）牛顿第二定律在整体应用时的表达式：系统所受到的和外力等于每一个物体的质量与其加速度乘积的矢量和.x轴方向 Fx=m1a1x+m2a2x+mnanx y轴方向 Fy=m1a1y+m2a2y+mnany 这是因为m1a1,m2a2是系统内每一个物体所受的和外力,其中含有各物体之间的相互作用力,这些力是系统内力,又因为系统内力的合力为零,所以,它们的矢量和等于系统所受到的和外力.（3）应用：f=ma1x+Ma2x =macos+0 =macos 方向水平向左mMMgmgfNaa1xa1y解析:整体法(M+m)

4、g=Ma+maMa=0得 a=(M+m)g/m方向竖直向下。练习1如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧固定在框架上,下端固定一个质量为m的小球,小球上下震动时,框架始终没有跳起,求框架对地面的压力为零时,小球的加速度.Mgmg一、两类基本问题1、第一类基本问题：已知力求运动。2、第二类基本问题：已知运动求力。3、连接体问题：在两类基本问题中经常要涉及到物体组的运动，各物体之间由弹力或摩擦力连接着,隔离法是解决连接体问题的基本方法。二、解题程序 审题 确定研究对象，画受力图 分析物理过程，必要时画过程示意图 选择公式列方程求解 检验结果 加速度是联系运动学和动力学的桥梁，在两类基本问

5、题中，都要先求得加速度，这往往是解决问题的关键。三、运动学方程与动力学方程 F=ma F=F vt=v0+at s=v0t+at2/2 vt2 v02=2as s=(v0+vt)t/2例题2 如图所示自由落体的小球从它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短的过程中,小球速度,合力的变化情况是:A.合力变小,速度变小B.合力变小,速度变大C.合力先变小,后变大;速度先变大,后变小.D.合力先变小,后变大;速度先变小,后变大.解析:这是一个已知力求运动的问题,弹力f=mg的位置是小球运动的全部物理过程的临界点,在此位置之前,小球接触到弹簧后,由 f=kx,弹力将由零逐渐增大,小球所受的合力方向始终向下,并

6、且逐渐减小,加速度也逐渐减小,而速度却逐渐增大,只不过增大的越来越慢;当 f=mg时合力为零,加速度也为零,而速度达到最大;之后弹力大于重力,合力逐渐增大但是方向向上,与速度方向相反,加速度也逐渐增大,而速度逐渐减小,直到减小到零时弹簧被压缩至最短.所以 C选项正确.例题3如图所示,质量M=8kg的小车放在光滑的水平面上,在小车右端加一水平恒力F,F=8N,当小车向右运动的速度达到1.5m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数=0.2,小车足够长,求 从物块放上小车开始经过t=1.5s物块通过的位移大小是多少?(取g=10m/s2).MmF

7、解析:1.物块的运动分两部分:这是一个已知力求运动的问题,物块的速度在从0增加到与小车速度相等的过程中,在运动方向上受滑动摩擦力作用,做初速度为零的匀加速直线运动,物块的加速度大于小车的加速度,速度小于小车的速度;当物块的速度等于小车速度之后,在运动方向上受静摩擦力作用,物块在一个新的加速度下与小车共同作匀加速直线运动.s1s2f1f2f2物块的加速度:am=mg/m=g=2m/s2 小车的加速度:aM=(F-mg)/M=0.5m/s2设物块与小车速度相等历时 t1,则v0+aM t1=am t1 1.5+0.5t1=2t1 得 t1=1s物块的位移:s1=am t2/2=1m物块与小车共同加

8、速度:a=F/(m+M)=0.8m/s2初速度:v=am t1=2m/s物块与小车速度相同后的位移s2=v(t-t1)+a(t-t1)2/2=2(1.5-1)+0.8(1.5-1)2/2=1.1m物块全过程位移:s=s1+s2=2.1mf1f2FFf2f1MMmm练习2如图所示质量为M的长方形木板,放在光滑的水平面上,在其右端放一质量为m的小木块,它们之间的动摩擦因数为,现给m和M以大小相等,方向相反的初速度v0,使m开始向左运动,M开始向右运动,m始终没有滑离木板.(1)求m向左运动的最远距离.(2)求它们最后的速度的大小和方向.mMvv解析:因为Mm,所以M的加速度小于m的加速度,它们最后

9、的速度与M的速度方向相同向右.m向左做匀减速运动又返回,当m速度为零时,向左运动达到最远处.M一直向右做匀减速运动,当与m的速度相等时,与m向右共同做匀速直线运动.对m:am=mg/m=g 相左的最远距离:s=v02/2 g 对M:aM=mg/M -(v0-g t)=v0-mgt/MV=v0-mgt/M=(M-m)v0/(M+m)您做对了吗？例题4如图所示一细线的一端固定于倾角为45的光滑斜面的顶端A处,细线的另一端拴一质量为m的小球.当斜面至少以多大的加速度向左运动时,小球对斜面的压力等于零.当斜面以a=2g的加速度向左运动时,线的拉力等于多少?ma45A如图所示 Tcos45 =ma Ts

10、 in45=mg 解得 a=g当a=2g时球离开斜面 Tcos=ma Tsin=mg 解得 T=3mgma45Ama45A45解析:这是一个已知运动求力的问题.如果斜面以向左逐渐增大的加速度a做变加速运动,则小球的运动分两部分:以小球对斜面的压力N等于零为临界点,在此之前,小球始终在斜面上,N随的增大而减小,在N等于零之后,小球离开斜面,细线与竖直方向夹角随加速度a的增大而增大.超重与失重是当物体具有竖直方向的加速度时所特有的现象。超重与失重物体的重力不会变化，只是物体对支持物的压力（或悬绳的拉力）发生了变化。1、超重：物体具有向上的加速度时处于超重状态，视重 N=m(g+a)2、失重：物体具

11、有向下的加速度时处于失重状态，视重 N=m(ga)3、完全失重：物体具有重力加速度时处于完全失重状态，视重 N=0例题5如图所示A为电磁铁,C为胶木称盘,A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片,质量为m,整个装置用轻绳悬挂于o点,当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻绳上拉力F的大小为A.F=mgB.Mg F(M+m)gABOC解析：这是一个已知运动求力的问题.铁片由静止被吸引上升，一定做加速直线运动，对A、B、C系统，当铁片B加速上升时，系统整体的重心加速上移，系统处于超重状态，故轻绳的拉力F将大于(M+m)g.D选项正确。练习3如图所示,底座A上装有一根直立长杆,其总质量为M,杆上套有质量为m的园环B,它与杆有摩擦,当环以初速度v0向上 起飞时,园环的加速度为a,底座不动,分别求出园环在上升和 下降的过程中,水平面对底座 的支持力的大小.AB解析:整体法B环上升时 (M+m)g-N1=ma N1=(M+m)g-ma B环下降时 (M+m)g-N2=ma隔离法:对m.上升时 mg+f=ma 下降时 mg-f=ma 解得 N2=(M-m)g+maABBB下降上升整体mg f fmgN(M+m)g(N)您做对了吗？