高二物理《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用》
《高二物理《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用》》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高二物理《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用》(55頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、3、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,1. 游樂(lè)園中,乘客乘坐能加速或減速運(yùn) 動(dòng)的升降機(jī),可以體會(huì)超重或失重的感覺(jué), 下列描述錯(cuò)誤的是( ) A. 當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí),游客是處在超 重狀態(tài) B. 當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí),游客是處在超 重狀態(tài) C. 當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí),游客是處在失 重狀態(tài) D. 當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí),游客是處在超 重狀態(tài),回顧一 超重和失重,1. 游樂(lè)園中,乘客乘坐能加速或減速運(yùn) 動(dòng)的升降機(jī),可以體會(huì)超重或失重的感覺(jué), 下列描述錯(cuò)誤的是( ) A. 當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí),游客是處在超 重狀態(tài) B. 當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí),游客是處在超 重狀態(tài) C. 當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí),游客是處在失 重狀態(tài) D. 當(dāng)
2、升降機(jī)加速下降時(shí),游客是處在超 重狀態(tài),回顧一 超重和失重,2. 重2 kg的物體用彈簧測(cè)力計(jì)掛在可 豎直升降的電梯里,讀數(shù)為26 N,由此可 知,該物體處于_狀態(tài),電梯做 _運(yùn)動(dòng),其加速度 大小等于_m/s2。(g取10 m/s2),2. 重2 kg的物體用彈簧測(cè)力計(jì)掛在可 豎直升降的電梯里,讀數(shù)為26 N,由此可 知,該物體處于_狀態(tài),電梯做 _運(yùn)動(dòng),其加速度 大小等于_m/s2。(g取10 m/s2),超重,2. 重2 kg的物體用彈簧測(cè)力計(jì)掛在可 豎直升降的電梯里,讀數(shù)為26 N,由此可 知,該物體處于_狀態(tài),電梯做 _運(yùn)動(dòng),其加速度 大小等于_m/s2。(g取10 m/s2),超重,
3、加速上升或減速下降,2. 重2 kg的物體用彈簧測(cè)力計(jì)掛在可 豎直升降的電梯里,讀數(shù)為26 N,由此可 知,該物體處于_狀態(tài),電梯做 _運(yùn)動(dòng),其加速度 大小等于_m/s2。(g取10 m/s2),超重,加速上升或減速下降,3,3. 當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體具有相 同的_時(shí),可以把連接體內(nèi)所有物體 組成的系統(tǒng)作為_(kāi)考慮,分析其受力 和運(yùn)動(dòng)情況,運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)_ 列方程求解的方法,叫整體法。,回顧二 整體法和隔離法,3. 當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體具有相 同的_時(shí),可以把連接體內(nèi)所有物體 組成的系統(tǒng)作為_(kāi)考慮,分析其受力 和運(yùn)動(dòng)情況,運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)_ 列方程求解的方法,叫整體法。,回
4、顧二 整體法和隔離法,加速度,3. 當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體具有相 同的_時(shí),可以把連接體內(nèi)所有物體 組成的系統(tǒng)作為_(kāi)考慮,分析其受力 和運(yùn)動(dòng)情況,運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)_ 列方程求解的方法,叫整體法。,回顧二 整體法和隔離法,加速度,整體,3. 當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體具有相 同的_時(shí),可以把連接體內(nèi)所有物體 組成的系統(tǒng)作為_(kāi)考慮,分析其受力 和運(yùn)動(dòng)情況,運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)_ 列方程求解的方法,叫整體法。,回顧二 整體法和隔離法,加速度,整體,整體,4.當(dāng)研究對(duì)象涉及由多個(gè)物體組成的系 統(tǒng)時(shí),若要求出連接體內(nèi)物體間的_ 力,則應(yīng)把某個(gè)物體或某幾個(gè)物體從系統(tǒng)中 _出來(lái),分析其受力情況及運(yùn)動(dòng)
5、情 況,再利用牛頓第二定律對(duì)隔離出來(lái)的物體 列式求解的方法,叫隔離法。,4.當(dāng)研究對(duì)象涉及由多個(gè)物體組成的系 統(tǒng)時(shí),若要求出連接體內(nèi)物體間的_ 力,則應(yīng)把某個(gè)物體或某幾個(gè)物體從系統(tǒng)中 _出來(lái),分析其受力情況及運(yùn)動(dòng)情 況,再利用牛頓第二定律對(duì)隔離出來(lái)的物體 列式求解的方法,叫隔離法。,相互作用,4.當(dāng)研究對(duì)象涉及由多個(gè)物體組成的系 統(tǒng)時(shí),若要求出連接體內(nèi)物體間的_ 力,則應(yīng)把某個(gè)物體或某幾個(gè)物體從系統(tǒng)中 _出來(lái),分析其受力情況及運(yùn)動(dòng)情 況,再利用牛頓第二定律對(duì)隔離出來(lái)的物體 列式求解的方法,叫隔離法。,相互作用,隔離,對(duì)超重和失重的理解,考點(diǎn)一,【知識(shí)必備】,1. 超重、失重和完全失重的比較,2
6、. 對(duì)超重、失重的理解,(1)盡管物體的加速度不是豎直方向, 但只要其加速度在豎直方向上有分量即 ay0,物體就會(huì)出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)。 當(dāng)ay方向豎直向上時(shí),物體處于超重狀態(tài); 當(dāng)ay方向豎直向下時(shí),物體處于失重狀態(tài)。,(2)盡管整體沒(méi)有豎直方向的加速度,但 只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度, 整體也會(huì)出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)。 (3)超重并不是說(shuō)重力增加了,失重并不 是說(shuō)重力減小了,完全失重也不是說(shuō)重力完全 消失了。在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí),物體的重力依然 存在,且不發(fā)生變化,只是物體對(duì)支持物的壓 力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生變化。,(4)在完全失重的狀態(tài)下,平常一切由 重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失
7、,如天平 失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱 不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等。 名師點(diǎn)睛 (1)發(fā)生超、失重現(xiàn)象時(shí),物體的重力不 變,只是物體的視重發(fā)生了變化。 (2)物體的超、失重多少由物體的質(zhì)量和 豎直方向的加速度共同決定,其大小為ma。,【典例】,例1升降機(jī)內(nèi),一個(gè)小球系于彈簧下端, 如圖所示,當(dāng)靜止時(shí),彈簧伸長(zhǎng)4cm,升降機(jī) 運(yùn)動(dòng)中,彈簧伸長(zhǎng)2cm,則升降機(jī)運(yùn)動(dòng)情況可 能是( ) A. 以1m/s2的加速度加速下降 B. 以1m/s2的加速度加速上升 C. 以4.9m/s2的加速度加速下降 D. 以4.9m/s2的加速度加速上升,【典例】,例1升降機(jī)內(nèi),一個(gè)小球系于彈簧下端, 如圖所示,當(dāng)靜
8、止時(shí),彈簧伸長(zhǎng)4cm,升降機(jī) 運(yùn)動(dòng)中,彈簧伸長(zhǎng)2cm,則升降機(jī)運(yùn)動(dòng)情況可 能是( ) A. 以1m/s2的加速度加速下降 B. 以1m/s2的加速度加速上升 C. 以4.9m/s2的加速度加速下降 D. 以4.9m/s2的加速度加速上升,【練習(xí)】,1.在探究超重和失重規(guī)律時(shí),某體重為G 的同學(xué)站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動(dòng) 作。傳感器和計(jì)算機(jī)相連,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得 到壓力F隨時(shí)間t變化的圖像,則下列圖像中可 能正確的是( ),【練習(xí)】,1.在探究超重和失重規(guī)律時(shí),某體重為G 的同學(xué)站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動(dòng) 作。傳感器和計(jì)算機(jī)相連,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得 到壓力F隨時(shí)間t變化的圖像,則下列圖
9、像中可 能正確的是( ),2.在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計(jì),電 梯靜止時(shí),曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上,體重計(jì)示 數(shù)為50kg,電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,某一段時(shí)間內(nèi)曉 敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖所示,在這段時(shí)間 內(nèi)下列說(shuō)法中正確的是( ),A. 曉敏同學(xué)所受的重力變小了 B. 曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)曉敏 的支持力 C. 電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng) D. 電梯的加速度大小為g/5,方向一定豎直 向下,A. 曉敏同學(xué)所受的重力變小了 B. 曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)曉敏 的支持力 C. 電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng) D. 電梯的加速度大小為g/5,方向一定豎直 向下,1. 隔離法的選取原則,【知識(shí)必備】,整體法
10、、隔離法的應(yīng)用,考點(diǎn)二,若連接體或關(guān)聯(lián)體內(nèi)各物體的加速度 不相同,或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的 作用力時(shí),就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出 來(lái),應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。,2. 整體法的選取原則 若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且 不需要求物體之間的作用力,可以把它們看成一 個(gè)整體來(lái)分析整體受到的外力,應(yīng)用牛頓第二定 律求出加速度(或其他未知量)。 3. 整體法、隔離法交替運(yùn)用原則 若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且 要求物體之間的作用力時(shí),可以先用整體法求出 加速度,然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象, 應(yīng)用牛頓第二定律求作用力。即“先整體求加速 度,后隔離求內(nèi)力”。,4. 涉及隔離法與整體法
11、的具體問(wèn)題 (1)涉及滑輪的問(wèn)題,若要求繩的拉力,一 般都必須采用隔離法。若繩跨過(guò)定滑輪,連接的 兩物體雖然加速度方向不同,但大小相同。 (2)固定斜面上的連接體問(wèn)題。這類問(wèn)題一 般多是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對(duì)靜止,即具 有相同的加速度。解題時(shí),一般采用先整體、 后隔離的方法。建立坐標(biāo)系時(shí)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(或稱為劈形物體、楔形物 體)與在斜面體上物體組成的連接體(系統(tǒng)) 的問(wèn)題。當(dāng)物體具有加速度,而斜面體靜 止的情況,解題時(shí)一般采用隔離法分析。,【典例】,例2如圖所示,質(zhì)量為80kg的物體放在 安裝在小車上的水平磅秤
12、上,小車在平行于 斜面的拉力F作用下沿斜面無(wú)摩擦地向上運(yùn)動(dòng), 現(xiàn)觀察到物體在磅秤上讀數(shù)為1000N。已知斜 面傾角=30,小車與磅秤的總質(zhì)量為20kg。 (g=10m/s2) (1)拉力F為多少? (2)物體對(duì)磅秤的 靜摩擦力為多少?,解析:(1)選物體為研究對(duì)象, 受力分析如圖甲所示。 將加速度a沿水平和豎直方向 分解,則有: FN1mg=masin 解得a=5m/s2 取小車、物體、磅秤這個(gè)整體 為研究對(duì)象,受力分析如圖乙所示。,3.有一根繩子下端系著兩個(gè)質(zhì)量不同的 小球,上面小球比下面小球質(zhì)量大。當(dāng)手提 著繩端沿水平方向一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) (空氣阻力不計(jì)),圖中所描繪的四種情況中 正
13、確的是( ),【練習(xí)】,3.有一根繩子下端系著兩個(gè)質(zhì)量不同的 小球,上面小球比下面小球質(zhì)量大。當(dāng)手提 著繩端沿水平方向一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) (空氣阻力不計(jì)),圖中所描繪的四種情況中 正確的是( ),【練習(xí)】,4.物體M、m緊靠著置于動(dòng)摩擦因數(shù)為、傾角為的斜面上,如圖所示?,F(xiàn)施加一個(gè)水平力F作用于M,使M、m共同向上做加速運(yùn)動(dòng),求它們間作用力的大小。,解析:將兩者視為一個(gè)整體,受力分析 如圖甲,建立坐標(biāo)系如圖所示,由牛頓第二 定律得:,【知識(shí)必備】,動(dòng)力學(xué)中的臨界問(wèn)題,考點(diǎn)三,1.臨界問(wèn)題,在一種運(yùn)動(dòng)形式(或某種物理過(guò)程和物理狀 態(tài))變化的過(guò)程中,存在著分界的現(xiàn)象。這是從 量變到質(zhì)變的規(guī)律在物
14、理學(xué)中的生動(dòng)表現(xiàn),這種 界限通常以臨界值和臨界狀態(tài)的形式出現(xiàn)在不同 的物理情景中。利用臨界值和臨界狀態(tài)作為求解 問(wèn)題的思維起點(diǎn),是一個(gè)重要的解題方法。,2. 臨界問(wèn)題的處理方法 (1)極限法:在題目中如出現(xiàn)“最大” “最小”“剛好”等詞語(yǔ)時(shí),一般隱含著 臨界問(wèn)題,處理這類問(wèn)題時(shí),應(yīng)把物理問(wèn) 題(或過(guò)程)推向極端,從而使臨界現(xiàn)象(或 狀態(tài))暴露出來(lái),達(dá)到盡快求解的目的。,(2)假設(shè)法:有些物理過(guò)程中沒(méi)有明顯 出現(xiàn)臨界問(wèn)題的線索,但在變化過(guò)程中可 能出現(xiàn)臨界問(wèn)題,也可能不出現(xiàn)臨界問(wèn)題, 解答這類題,一般用假設(shè)法。 (3)數(shù)學(xué)法:將物理過(guò)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。,名師點(diǎn)睛
15、 (1)臨界點(diǎn)的兩側(cè),物體的受力情況、 變化規(guī)律、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一般要發(fā)生變化。 (2)臨界問(wèn)題通常具有一定的隱蔽性, 解題的靈活性較大, 審題時(shí)應(yīng)盡量還原物 理情景,抓住臨界狀態(tài)的特征,找到正確 的解題方向。,【典例】,例3一彈簧一端固定在傾角為37的光滑斜 面的底端,另一端拴住質(zhì)量為m1=4kg的物塊P, Q為一重物,已知Q的質(zhì)量為m2=8kg,彈簧的質(zhì) 量不計(jì),勁度系數(shù)k=600N/m,系統(tǒng)處于靜止, 如圖所示?,F(xiàn)給Q施加一個(gè)方向沿斜面向上的力 F,使它從靜止開(kāi)始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng), 已知在前0.2s時(shí)間內(nèi),F(xiàn)為變力,0.2s以后,F(xiàn)為 恒力,求:力F的最大 值與最小值。 (sin 37
16、=0.6,g=10m/s2),解析:從受力角度看,兩物體分離的條件 是兩物體間的正壓力為0,從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看, 一起運(yùn)動(dòng)的兩物體恰好分離時(shí),兩物體在沿斜 面方向上的加速度和速度仍相等。 設(shè)剛開(kāi)始時(shí)彈簧壓縮量為x0 則(m1+m2)gsin=kx0 因?yàn)樵谇?.2s時(shí)間內(nèi),F(xiàn)為變力,0.2s以 后,F(xiàn)為恒力,所以在0.2s時(shí),P對(duì)Q的作用力 為0,由牛頓第二定律知kx1m1gsin=m1a Fm2gsin=m2a,前0.2s時(shí)間內(nèi)P、Q向上運(yùn)動(dòng)的距離為,【練習(xí)】,5.如圖所示,有A、B兩個(gè)楔形木塊, 質(zhì)量均為m,靠在一起放于水平面上,它們 的接觸面的傾角為。現(xiàn)對(duì)木塊A施一水平 推力F,若不計(jì)一切摩
17、擦,要使A、B一起 運(yùn)動(dòng)而不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),求水平推力F不得 超過(guò)的最大值。,解析:A、B一起運(yùn)動(dòng),則以A、B整體為研 究對(duì)象,由牛頓第二定律得:F=2ma 以A為研究對(duì)象,其受力情況如圖所示。由 圖可知,A、B一起運(yùn)動(dòng)而不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界 條件是地面對(duì)A的支持力為N=0 豎直方向:FBAcos=mg 水平方向:FFBAsin=ma 聯(lián)立上式可得F=2mgtan, 即水平推力F的最大值為2mgtan,6.如圖所示,一輕繩上端系在車左上角 的A點(diǎn),另一輕繩一端系在車左端B點(diǎn),B點(diǎn) 在A點(diǎn)正下方,A、B距離為b,兩繩另一端在 C點(diǎn)相結(jié)并系一質(zhì)量為m的小球,繩AC長(zhǎng)度 為 b,繩BC長(zhǎng)度為b。兩繩能
18、夠承受的最 大拉力均為2mg。求: (1)繩BC剛好被拉直時(shí),車的加速度是 多大? (2)為不拉斷輕繩, 車向左運(yùn)動(dòng)的最大加速 度是多大?,解析:,(2)小車向左加速度增大,AC、BC繩 方向不變,所以AC繩拉力不變,BC繩拉 力變大,BC繩拉力最大時(shí),小車向左加速 度最大, 由牛頓第二定律, 得FTB+mgtan=mam 因?yàn)镕TB=2mg, 所以最大加速度為am=3g。,【每課一得】,1. 模型特點(diǎn) 涉及兩個(gè)物體,并且物體間存在相對(duì)滑動(dòng)。 2. 常見(jiàn)的兩種位移關(guān)系 滑塊由滑板的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程中, 若滑塊和滑板同向運(yùn)動(dòng),位移之差等于板長(zhǎng); 反向運(yùn)動(dòng)時(shí),位移之和等于板長(zhǎng)。,3. 解題思
19、路 (1)分析滑塊和滑板的受力情況,根據(jù)牛 頓第二定律分別求出滑塊和滑板的加速度。 (2)對(duì)滑塊和滑板進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況分析,找 出滑塊和滑板之間的位移關(guān)系或速度關(guān)系, 建立方程。特別注意滑塊和滑板的位移都是 相對(duì)地的位移。,示例如圖所示,光滑水平面上靜止放著 長(zhǎng)L=4m,質(zhì)量為M=3kg的木板(厚度不計(jì)), 一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的小物體放在木板的最右 端,m和M之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,今對(duì)木 板施加一水平向右的拉力F,(g取10m/s2) (1)為使兩者保持相對(duì)靜止,F(xiàn)不能超過(guò) 多少? (2)如果F=10N, 求小物體離開(kāi)木板時(shí) 的速度?,解析 (1)要保持兩者相對(duì)靜止,兩 者之間的摩擦力不能超過(guò)最大靜摩擦力, 故最大加速度 a=g=1m/s2 由牛頓第二定律對(duì)整體有 Fm=(m+M)a=4N,
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