物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 習(xí)題課 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決幾類典型問題 新人教版必修1

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1、習(xí)題課習(xí)題課:用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決幾類典型問題用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決幾類典型問題知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三瞬時(shí)加速度問題瞬時(shí)加速度問題問題導(dǎo)引如圖所示,用手向下壓彈簧玩偶的頭部,若人向下壓的力為F,彈簧玩偶的頭部質(zhì)量為m,人手實(shí)然撤離時(shí),彈簧玩偶頭部的加速度為多大?要點(diǎn)提示:人手向下壓時(shí),彈簧玩偶的頭部受三個(gè)力作用:手向下的壓力F、重力mg和彈簧的彈力FN,三力作用下彈簧玩偶頭部處于平衡狀態(tài),所以FN=mg+F,當(dāng)人手離開的瞬間,彈力和重力不變,所以彈簧玩偶頭部的加速度為知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)歸納根據(jù)牛頓第二定律,加速度a與合外力F存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是分

2、析該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài),再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度。應(yīng)注意兩類基本模型的區(qū)別:(1)剛性繩(或接觸面)模型:這種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體,剪斷(或脫離)后,彈力立即改變或消失,形變恢復(fù)幾乎不需要時(shí)間。(2)彈簧(或橡皮繩)模型:此種物體的特點(diǎn)是形變量大,形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間,在瞬時(shí)問題中,其彈力的大小往往可以看成是不變的。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三典例剖析【例1】 如圖中小球質(zhì)量為m,處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧與豎直方向的夾角為。則:(1)繩OB和彈簧的拉力各是多少?(2)若燒斷繩OB瞬間,物體受幾個(gè)力作用?這些力的大小是多少?(3)燒斷繩OB瞬間,求小球m的加速度的大小和方向。知

3、識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三規(guī)律方法受力條件變化時(shí)瞬時(shí)加速度的求解思路(1)分析原狀態(tài)(給定狀態(tài))下物體的受力情況,求出各力大小(若物體處于平衡狀態(tài),則利用平衡條件;若處于加速狀態(tài)則利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律)。(2)分析當(dāng)狀態(tài)變化時(shí)(燒斷細(xì)線、剪斷彈簧、抽出木板、撤去某個(gè)力等),哪些力變化,哪些力不變,哪些力消失(被剪斷的繩、彈簧中的彈力,發(fā)生在被撤去物接觸面上的彈力都立即消失)。(3)求物體在狀態(tài)變化后所受的合外力,利用牛頓第二定律,求出瞬時(shí)加速度。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1(多選)質(zhì)量均為m的A、B兩球之間連有一輕彈簧,放在光滑的水平臺(tái)面上

4、,A球緊靠墻壁,如圖所示。今用力F將B球向左推壓彈簧,靜止后,突然將力F撤去的瞬間()知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三解析:撤去F之前,水平方向受到推力F和彈簧的彈力作用,處于靜止?fàn)顟B(tài),有:F=F彈A球受到彈簧向左的彈力和墻壁向右的支持力處于靜止?fàn)顟B(tài)。F撤去瞬間,彈簧彈力不變,所以A球受力不變,合力仍然為零,加速度為零,A錯(cuò)誤,B正確;對(duì)于B球,此時(shí)水平方向只受到彈簧向右的彈力,所以加速度 ,C錯(cuò)誤,D正確,故選B、D。答案:BD知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三牛頓第二定律的臨界和極值問題牛頓第二定律的臨界和極值問題問題導(dǎo)引許多生意火爆的餐廳要求服務(wù)員服務(wù)更多的顧客,服務(wù)員需要用最短的時(shí)間將菜肴送至顧客處。假

5、定某服務(wù)員用手托托盤方式(如圖)給顧客上菜,要求全程托盤水平。托盤和手之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,g取10 m/s2,可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。服務(wù)員運(yùn)動(dòng)的最大加速度是多少?要點(diǎn)提示:托盤受摩擦力而加速,它的最大加速度為2 m/s2,為了手與托盤間不打滑,服務(wù)員的加速度最大不能超過2 m/s2。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)歸納1.若題目中出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語(yǔ)時(shí),一般都有臨界狀態(tài)出現(xiàn)。分析時(shí),可用極限法,即把問題(物理過程)推到極端,分析在極端情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿足的條件。2.在某些物理情景中,由于條件的變化,會(huì)出現(xiàn)兩種不同狀態(tài)的銜接,在這兩種狀態(tài)的分界處,某個(gè)(或某些)

6、物理量可以取特定的值,例如具有最大值或最小值。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三3.常見類型有:(1)彈力發(fā)生突變的臨界條件彈力發(fā)生在兩物體的接觸面之間,是一種被動(dòng)力,其大小由物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定。相互接觸的兩個(gè)物體將要脫離的臨界條件是彈力為零。(2)摩擦力發(fā)生突變的臨界條件摩擦力是被動(dòng)力,由物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)決定。靜摩擦力為零是狀態(tài)方向發(fā)生變化的臨界狀態(tài);靜摩擦力最大是物體恰好保持相對(duì)靜止的臨界狀態(tài)。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三典例剖析【例2】 如圖所示,在傾角為的光滑斜面上端固定一勁度系數(shù)為k的輕彈簧,彈簧下端連有一質(zhì)量為m的小球,小球被一垂直于斜面的擋板A擋住,此時(shí)彈簧沒有形變。若手持擋板A以加速度a(aa2B.a1=a2C.a1a2D.無法確定1233.如圖所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的A、B兩個(gè)物體,A、B間的最大靜摩擦力為mg,現(xiàn)用水平拉力F拉B、使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng),則拉力F的最大值為()A.mgB.2mgC.3mg D.4mg解析:當(dāng)A、B之間恰好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)力F最大,此時(shí),對(duì)于A物體所受的合力為mg,由牛頓第二定律知 ,對(duì)于A、B整體,加速度a=aA=g。由牛頓第二定律得F=3ma=3mg。答案:C