人教版(2019)物理必修 第一册《牛顿运动定律的应用》牛顿运动定律PPT
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《牛顿运动定律的应用》牛顿运动定律PPT
第一部分内容:高频考点一 瞬时加速度的计算
[知识贯通]
牛顿第二定律是力的瞬时作用规律,加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。求解瞬时加速度时应注意以下两个物理模型:
刚性绳模型(细钢丝、细线等)
形变的发生和变化过程历时极短,在物体受力情况改变(如某个力消失)的瞬间,其形变可随之突变
轻弹簧模型(轻弹簧、橡皮绳、弹性绳等)
形变明显,其形变发生改变所需时间较长,在瞬时问题中,其弹力的大小可看成是不变的
[集训联通]
[典例1] 如图甲、乙所示,图中细线均不可伸长,两小球均处于平衡状态且质量相同。如果突然把两水平细线剪断,剪断瞬间小球A的加速度的大小为__________,方向为________;小球B的加速度的大小为________,方向为__________;图甲中倾斜细线OA与图乙中弹簧的拉力之比为________(θ角、重力加速度g已知)。
[解析] 设两球质量均为m,剪断水平细线后,对A球受力分析,如图(a)所示,球A将沿圆弧摆下,故剪断水平细线瞬间,小球A的加速度a1方向沿圆周的切线方向向下,即垂直倾斜细线OA向下,有FT1=mgcos θ,F1=mgsin θ=ma1
所以a1=gsin θ
[规律方法]
牛顿第二定律瞬时性问题的求解思路
(1)确定所给问题是绳杆类还是弹簧类,判断弹力能否发生突变。
(2)对物体受力分析,可采取“瞻前顾后”法,既要分析运动状态变化前的受力,又要分析运动状态变化瞬间的受力。
[即时训练]
1.如图所示,质量相等的三个物块A、B、C,A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相连,A与B之间用细绳相连。当系统静止后,突然剪断A、B间的细绳,则此瞬间A、B、C的加速度分别为(取向下为正)( )
A.-g、2g、0 B.-2g、2g、0
C.0、2g、0 D.-2g、g、g
解析:剪断细绳前,对B、C整体进行受力分析,受到B、C的总重力和细绳的拉力而平衡,故T=2mg;再对物块A受力分析,受到重力、细绳拉力和弹簧的拉力,由物块A受力平衡可知,上边弹簧的拉力F1=3mg;对物块C受力分析,可知下边弹簧的拉力F2=mg。剪断细绳后,重力和弹簧的弹力不变,细绳的拉力减为零,故物块B受到的合力等于2mg,向下,物块A受到的合力为2mg,向上,物块C受到的力不变,合力为零,故物块B有向下的加速度,大小为2g,物块A具有向上的加速度,大小为2g,物块C的加速度为零,故选B。
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牛顿运动定律的应用PPT,第二部分内容:高频考点二 动力学的两类基本问题
[知识贯通]
1.动力学的两类基本问题
(1)已知物体的受力情况,研究物体的运动情况,即在已知物体的受力情况下,求出物体的加速度,结合运动学公式确定物体的运动情况。
(2)已知物体的运动情况,研究物体的受力情况,即在已知物体的运动情况下,由运动学公式求出物体的加速度,再由加速度确定物体的受力情况。
2.应用牛顿第二定律解题的方法
对研究对象进行受力分析和运动状态的分析,把题目中所描述的物理情境和初始状态弄清楚,然后根据牛顿第二定律,通过“加速度”这个联系力和运动的桥梁,结合运动学公式进行求解。
[集训联通]
[典例2]如图所示,质量为m的木块以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动,斜面静止不动且足够长,木块与斜面间的动摩擦因数为μ。
(1)求木块向上滑动时加速度的大小和方向。
(2)若此木块滑到最大高度后能沿斜面下滑,求木块下滑时加速度的大小和方向。
[规律方法]
应用牛顿第二定律的两点技巧
(1)若物体只受两个力的作用而产生加速度时,一般根据平行四边形定则求合力,合力方向就是加速度的方向。
(2)若物体受两个以上的力作用而产生加速度时,常采用正交分解法求解。建立坐标系的原则是让尽可能多的矢量落在坐标轴上。因此,根据具体情况可以分解力,也可以分解加速度。在分解力时,往往使加速度在某一坐标轴上,另一坐标轴上的合力为零。
[即时训练]
4.为了减少行车过程中因急刹车造成乘客受到伤害,人们设计了安全带。假定乘客质量为70 kg,汽车车速为90 km/h,从踩下刹车到完全停止需要的时间为5 s。安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( )
A.450 N B.400 N
C.350 N D.300 N
5.如图所示,足够长的水平传送带以v0=2 m/s的速度匀速运行,t=0时刻,在左端轻放一质量为m的小滑块,已知滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,重力加速度g=10 m/s2,则t=1.5 s时滑块的速度为 ( )
A.3 m/s B.2.5 m/s
C.2 m/s D.1.5 m/s
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牛顿运动定律的应用PPT,第三部分内容:高频考点三 动力学中的图像问题
[知识贯通]
1.常见的图像形式
在动力学与运动学问题中,常见、常用的图像是位移图像(st图像)、速度图像(vt图像)和力的图像(Ft图像)等,这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律,而绝非代表物体的运动轨迹。
2.图像问题的分析方法
遇到带有物理图像的问题时,要认真分析图像,先从它的物理意义、点、线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图像给出的信息,再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式解题。
[集训联通]
[典例3] 如图甲,质量为M的长木板,静止放在粗糙的水平地面上,有一个质量为m、可视为质点的物块,以某一水平初速度从左端冲上木板。从物块冲上木板到物块和木板都静止的过程中,物块和木板的vt图像分别如图乙中的折线所示,根据vt图像(g取10 m/s2),求:
(1)m与M间动摩擦因数μ1及M与地面间动摩擦因数μ2。
(2)m与M的质量之比。
(3)从物块冲上木板到物块和木板都静止的过程中,物块m、长木板M各自对地的位移。
[规律方法]
动力学中图像问题的处理技巧
vt图像
可以从所提供图像获取运动的方向、瞬时速度、某时间内的位移以及加速度,结合实际运动情况可以确定物体的受力情况
Ft图像
首先应明确该图像表示物体所受的是哪个力,还是合力,根据物体的受力情况确定加速度,从而研究它的运动情况
at图像
要注意加速度的正负,正确分析每一段的运动情况,然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程
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