【與名師對話】2014年高考物理總復(fù)習(xí) 第4講 專題牛頓運動定律的應(yīng)用（二）課件 新人教版必修1

1、加速度,質(zhì)量,之和,牛頓第二定律,相互作用力,隔離,外力,內(nèi)力,內(nèi)力,外力,思考　在處理連接體問題時為什么必須注意區(qū)分內(nèi)力和外力？[提示] 牛頓第二定律公式F＝ma中的“F”指的就是物體(或物體系統(tǒng))所受的合外力，因此，在處理連接體問題時，必須注意區(qū)別內(nèi)力和外力，特別是用整體法處理連接體問題時，切忌把系統(tǒng)內(nèi)力列入牛頓第二定律方程中，當(dāng)然，若用隔離法處理連接體問題，對所隔離的物體，它所受到的力都屬外力，根本不存在內(nèi)力問題了．,若需要知道

2、物體間的相互作用力，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，分析物體的受力情況和運動情況，并分別應(yīng)用牛頓第二定律列出方程．在處理問題時，絕不能將整體法和隔離法對立起來，而應(yīng)該把這兩種方法結(jié)合起來使用，既可以先對整體研究，也可以先對某一部分進(jìn)行研究．從具體問題的實際情況出發(fā)，靈活選取研究對象，能夠提高解題能力．,[嘗試解答]　解法一：(整體法與隔離法的交叉運用)(1)設(shè)運動員受到繩向上的拉力為F，由于跨過定滑輪的兩段繩子拉力相等，吊椅受到繩的拉

3、力也是F，對運動員和吊椅整體進(jìn)行受力分析如圖甲所示，則有：2F－(m人＋m椅)g＝(m人＋m椅)a　①得F＝440 N由牛頓第三定律，運動員豎直向下拉繩的力F′＝F＝440 N.,(2)設(shè)吊椅對運動員的支持力為FN，對運動員進(jìn)行受力分析如圖乙所示，則有：F＋FN－m人g＝m人aFN＝275 N由牛頓第三定律，運動員對吊椅的壓力為F′N＝FN＝275 N.,解法二：(隔離法)設(shè)運動員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m，繩對運動員

4、的拉力大小為F，吊椅對運動員的支持力為FN，運動員對吊椅的壓力大小為F′N，分別以運動員和吊椅為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有F＋FN－Mg＝Ma①　F－F′N－mg＝ma②,根據(jù)牛頓第三定律有F′N＝FN③　解①②③得F＝440 N，F(xiàn)′N＝275 N根據(jù)牛頓第三定律，運動員豎直向下的拉力為F′＝F＝440 N.[答案] (1)440 N　(2)275 N,(1)涉及隔離法與整體法的具體問題類型①涉及滑輪的問題

5、：若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法．本例中，繩跨過定滑輪，連接的兩物體雖然加速度大小相同但方向不同，故采用隔離法．②水平面上的連接體問題：a.這類問題一般多是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度．解題時，一般采用先整體、后隔離的方法．b.建立坐標(biāo)系時也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解力，或者正交分解加速度．,③斜面體與上面物體組成的連接體的問題：當(dāng)物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對于地面靜止時，

6、解題時一般采用隔離法分析．(2)解決這類問題的關(guān)鍵正確地選取研究對象是解題的首要環(huán)節(jié)，弄清各個物體之間哪些屬于連接體，哪些物體應(yīng)該單獨分析，分別確定出它們的加速度，然后根據(jù)牛頓運動定律列方程求解．,如右圖所示，50個大小相同、質(zhì)量均為m的小物塊，在平行于斜面向上的恒力F作用下一起沿斜面向上運動．已知斜面足夠長，傾角為30°，各物塊與斜面的動摩擦因數(shù)相同，重力加速度為g，則第3個小物塊對第2個小物塊的作用力大小為(　　

7、),3．有些臨界條件必須通過下列常用方法才能挖掘出來：(1)極限法，在題目中如出現(xiàn)“最大”、“最小”“剛好”等詞語時，一般隱含著臨界問題，處理這類問題時，應(yīng)把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，達(dá)到盡快求解的目的．尋找臨界點的隱含條件的另一種方法是通過受力和運動過程的分析，盡量把運動情景詳細(xì)地展示出來，而臨界狀態(tài)必然包含在整個運動過程中，弄清了受力如何變化及運動的細(xì)節(jié)，臨界點的隱含條件自然就暴露出來了．這種方

8、法是最基礎(chǔ)也是最有效的方法．,(2)假設(shè)法：有些物理過程中沒有出現(xiàn)臨界問題的線索，但在變化過程中可能出現(xiàn)臨界問題，也可能不出現(xiàn)臨界問題，解答這類問題，一般用假設(shè)法．(3)數(shù)學(xué)方法：將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式求解得出臨界條件．,[解題樣板]　設(shè)開始時彈簧的壓縮量為x1，由平衡條件kx1＝________(2分)0．2 s時間內(nèi)Q受到的支持力逐漸減小到零，0.2 s時P與Q恰好脫離，此后F變?yōu)楹懔ΓO(shè)0.2 s時彈簧

9、的壓縮量為x2，加速度為a，對P受力分析，由牛頓第二定律得________＝m1a(2分)在0.2 s內(nèi)，x1－x2＝________(2分)解得a＝3 m/s2(1分),剛開始勻加速時力F最小，F(xiàn)min＝________＝36 N(2分)0．2 s時力F最大，對Q分析Fmax－________＝m2a(2分)得Fmax＝72 N．(1分),解答臨界問題時，弄清臨界條件往往是正確解題的關(guān)鍵，常見的典型

10、臨界問題的臨界條件為：(1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體接觸面上的彈力為零；(2)相對靜止或相對滑動的臨界條件：靜摩擦力達(dá)到最大值；(3)繩子斷裂或松馳的臨界條件：繩子張力達(dá)到所能承受張力的最大值或為零；,(4)加速度最大與速度最大的臨界條件：當(dāng)物體受到變化的外力作用而運動時，當(dāng)合外力最大時，加速度最大；合外力最小時，加速度最小．當(dāng)加速度為零時，往往對應(yīng)速度最大或最小的臨界狀態(tài)．,如圖所示，質(zhì)量m＝1 kg的物塊放在傾角為θ的斜面

11、上，斜面體質(zhì)量M＝2 kg，斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，地面光滑，θ＝37°.現(xiàn)對斜面體施加一水平推力F，要使物體m相對斜面靜止，力F應(yīng)為多大？(設(shè)物體與斜面的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2),解①②兩式得：a1＝4.78 m/s2對整體有：F1＝(M＋m)a1，∴F1＝14.34 N.設(shè)物塊處于相對斜面向上滑的臨界狀態(tài)(物體恰好不上滑)時推力為F2，此時物塊受力如圖乙．對m有：x方向：FN2si

12、nθ＋μFN2cosθ＝ma2③y方向：FN2cosθ－μFN2sinθ－mg＝0④解③④兩式得：a2＝11.2 m/s2對整體有：F2＝(M＋m)a2，∴F2＝33.6 N.F的范圍為：14.34 N≤F≤33.6 N.,(對應(yīng)學(xué)生用書P56)物理建?！濉瑝K問題牛頓運動定律在滑塊—滑板類問題中的應(yīng)用問題實質(zhì)是牛頓運動定律與運動學(xué)等知識的綜合問題，著重考查學(xué)生分析問題、運用知識的能力．求解時應(yīng)先仔細(xì)審題，清楚題目

13、的含義、分析清楚每一個物體的受力情況、運動情況．,因題目所給的情境中至少涉及兩個物體、多個運動過程，并且物體間還存在相對運動，所以應(yīng)準(zhǔn)確求出各物體在各運動過程的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變)，找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口．求解中更應(yīng)注意聯(lián)系兩個過程的紐帶，每一個過程的末速度是下一個過程的初速度．,(1)若B固定不動，令A(yù)在B上運動的末速度為v，試確定函數(shù)v(v0)的解析式．(2)若v0＝4 m/s

14、且B可在水平面上自由滑動，在A滑上B的同時，給B施加一個水平向右的恒定拉力F：①若F＝5 N，求物體A從開始運動到距離平板車左端最遠(yuǎn)處所需時間．②若要使A不至于從B上滑落，拉力F大小應(yīng)滿足的條件．,[思路啟迪]　B固定時，A滑上B在摩擦力作用下做勻減速運動，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式可寫出函數(shù)v(v0)的解析式；B不固定且加有外力時，要清楚物體A從開始運動到距離平板車左端最遠(yuǎn)處時的條件是A、B兩者速度相同，而要使A不至于從B上滑落的

15、臨界條件是A到達(dá)B的最右端時兩者共速．,(1)物塊相對長木板滑行的距離Δs.(2)物塊質(zhì)量m與長木板質(zhì)量M之比．,[正確解答]　 先分析物理現(xiàn)象．用極限法把加速度a推到兩個極端：當(dāng)a較小(a→0)時，小球受到三個力(重力、拉力、支持力)的作用，此時繩平行于斜面；當(dāng)a增大(足夠大)時，小球?qū)ⅰ帮w離”斜面，不再受支持力，此時繩與水平方向的夾角未知．那么，當(dāng)斜面以加速度a＝10 m/s2向右加速運動時，必須先求出小球“飛離”斜面的臨界值a0

16、才能確定小球的受力情況．,物體的運動狀態(tài)在變化的過程中，往往達(dá)到某一狀態(tài)時，物體有關(guān)的物理量會發(fā)生突變，此時為物體的臨界狀態(tài)．在判斷臨界狀態(tài)的特點時，很多同學(xué)往往僅看到兩物體處于“同一位置”、“速度相等”等表面現(xiàn)象，抓不準(zhǔn)物體間的實質(zhì)問題，如“加速度相等”、“彈力為零”等．,如右圖所示，在光滑水平面上疊放著A、B兩物體，已知mA＝6 kg、mB＝2 kg，A、B間動摩擦因數(shù)μ＝0.2，在物體A上系一細(xì)線，細(xì)線所能承受的最大拉力是20 N

17、，現(xiàn)水平向右拉細(xì)線，g取10 m/s2，則(　　),A．當(dāng)拉力F12 N時，A相對B滑動C．當(dāng)拉力F＝16 N時，B受A的摩擦力等于4 ND．無論拉力F多大，A相對B始終靜止,當(dāng)F＝16 N時，其加速度a＝2 m/s2對B：Ff＝4 N，故C對．因為細(xì)線的最大拉力為20 N，所以A、B總是相對靜止，D對．[答案] CD,易錯點2：方法不當(dāng)而出現(xiàn)錯誤,[易錯分析] 錯解一：沒有深入分析A的運動過程中繩中拉力的變化情況，認(rèn)為

18、B的質(zhì)量是A的4倍，B始終有下滑趨勢而錯選A項．錯解二：認(rèn)為A擺下來的過程中繩中拉力一直變大，B沿斜面上滑的趨勢一直增大，因此B受到的摩擦力一直減小，從而漏選B項．錯解三：選取A、B和斜面體組成的整體為研究對象，認(rèn)為系統(tǒng)在水平方向上沒有受到其他外力，因此地面對斜面體沒有摩擦力，從而漏選D項．,以B和斜面體為研究對象，在A擺下的過程中受到繩子向左下方的拉力作用，因此斜面體有向左的運動趨勢，受到地面向右的摩擦力作用，D項正確．或者對A、

19、B、斜面體組成的系統(tǒng)分析，A球有向右的水平加速度分量，這恰恰是地面對系統(tǒng)有水平向右的摩擦力提供的，故D項正確．答案為BCD.,在高中階段，一般加速度相同的兩個物體才能被選為整體，如相對靜止或相對勻速運動的兩物體可以被選作整體．對于加速度不同的兩物體一般不能選作整體，但用牛頓運動定律定性判斷的問題，有時也可以將加速度不同的物體看做一個整體．,如圖所示，車廂里懸掛兩個質(zhì)量不同的小球，上面球比下面球的質(zhì)量大，當(dāng)車廂向右做勻加速運動時，下列各圖

20、中正確的是(　　),[解析]　兩個小球與車廂的加速度相等，設(shè)上面的線與豎直方向的夾角為θ，對由兩個小球組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律求出加速度a＝gtanθ.以下面的小球為研究對象，可求出下面的線與豎直方向的夾角只能為θ.故選項B正確．[答案] B,(對應(yīng)學(xué)生用書P57)1.如右圖所示，彈簧測力計外殼質(zhì)量為m0，彈簧及掛鉤的質(zhì)量忽略不計，掛鉤吊著一質(zhì)量為m的重物．現(xiàn)用一方向豎直向上的外力F拉著彈簧測力計，使其向上做勻加速運動，則彈簧

21、測力計的示數(shù)為(　　),2．如右圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的A、B兩個物體，A、B間的最大靜摩擦力為μmg，現(xiàn)用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度運動，則拉力F的最大值為(　　),3.質(zhì)量為m0＝20 kg、長為L＝5 m的木板放在水平面上，木板與水平面的動摩擦因數(shù)為μ1＝0.15.將質(zhì)量m＝10 kg的小木塊(可視為質(zhì)點)，以v0＝4 m/s的速度從木板的左端被水平拋射到木板上(如右圖所示)，小木塊與木板面的動

22、摩擦因數(shù)為μ2＝0.4(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g＝10 m/s2)．則以下判斷中正確的是(　　),A．木板一定靜止不動，小木塊不能滑出木板B．木板一定靜止不動，小木塊能滑出木板C．木板一定向右滑動，小木塊不能滑出木板D．木板一定向右滑動，小木板能滑出木板,4．如右圖所示，在水平地面上有A、B兩個物體，質(zhì)量分別為mA＝3.0 kg和mB＝2.0 kg，它們與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.10.在A、B之間有一原長l＝15

23、cm、勁度系數(shù)k＝500 N/m的輕質(zhì)彈簧將它們連接．現(xiàn)分別用兩個方向相反的水平恒力F1、F2同時作用在A、B兩物體上，已知F1＝20 N，F(xiàn)2＝10 N，取g＝10 m/s2.當(dāng)物體運動達(dá)到穩(wěn)定時，求：,(1)A和B共同運動的加速度；(2)A、B之間的距離(A和B均可視為質(zhì)點)．[解析]　(1)A、B組成的系統(tǒng)在運動過程中所受摩擦力為Ff＝μ(mA＋mB)g＝5.0 N設(shè)運動達(dá)到穩(wěn)定時系統(tǒng)的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有F1