牛顿运动定律ppt

牛顿运动定律的应用江苏省常州高级中学钱明忠运动学静力学动力学F合=ma(a)(F)一.动力学的两类基本问题受力情况合力F合a运动情况F合=ma运动学公式知识内容分析解决这两类问题的关键，应抓住受力情况和运动情况之间的联系桥梁——加速度。①确定研究对象③分析物体的运动情况④应用牛顿第二定律和运动学公式列方程，统一单位代入数据求解解题步骤：知识内容②对研究对象进行受力分析明确运动性质，及初、末状态的参量。（包括速度、加速度）画出受力示意图，不多力也不少力说明：①若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则解题；②若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。③当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。课堂例题1FGfNGf’N’a1a2如图所示，传送带与水平面夹角θ=370，并以v0=10m／s运行，在传送带一端A处轻轻放上一小物块（初速为零），物块与皮带间动摩擦因数μ=0．5，AB=16m，求物块从A到B的时间．解:小物块放上皮带到速度达到V0阶段：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1t1=V0/a1=10/10=1s，s1=½V0t1=½×10×1=5m小物块速度达到V0后，因为μ=0．50.75,故继续加速mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，a2=2m／s2而s2=（16－5）m=11m，由位移公式s=v0t2＋½a2t22可解得t2=1s，t2/=－11s（舍去）．于是得t=t1＋t2=2s即小物块从A运动到B的时间是2s课堂例题2练一练如右图所示，滑杆和底座的质量为M，一质量为m的猴子沿杆以0.4g的加速度加速下滑，此时底座对地面的压力为（）A.Mg+0.4mgB.Mg+0.6mgC.(M+m)gD.Mg课堂例题3【答案】Ｂ【解析】解析一：(隔离法)设猴子与杆之间的摩擦力为f，对猴子则有:mg-f=ma.对滑杆和底座则有Mg+f=ＦN,解得FN=Mg+0.6mg,故选项B是正确的.mgff’MgFNa课堂例题4物体从某一高度自由落下，落在直立于地面的轻弹簧上，如图所示，在A点物体开始与弹簧接触，到B点时，物体速度为零，然后被弹回，则以下说法正确的是：A、物体从A下降和到B的过程中，速率不断变小B、物体从B上升到A的过程中，速率不断变大C、物体从A下降B，以及从B上升到A的过程中，速率都是先增大，后减小D、物体在B点时，所受合力为零【解析】主要研究a与F合的对应关系，弹簧这种特殊模型的变化特点，以及由物体的受力情况判断物体的运动性质。找出AB之间的C位置，此时F合=0，由A→C的过程中，由mgkx1，得mg-kx1=ma，物体做a减小的变加速直线运动。在C位置mg=kxc,a=0，物体速度达最大。由C→B的过程中，由于mgkx2,kx2-mg=ma，物体做a增加的减速直线运动。同理，当物体从B→A的过程时，可以分析B→C做加速度度越来越小的变加速直线运动；从C→A做加速度越来越大的减速直线运动。正确答案：C在一个箱子中用两条轻而不易伸缩的弹性绳ac和bc系住一个小球m，分别求出下列三种情况下的Tac和Tbc？（1）箱子水平向右匀速运动；（2）箱子以加速度a水平向左运动；（3）箱子以加速度a竖直向上运动。（三次运动过程中，小球与箱子的相对位置保持不变）练一练1、超重现象:有向上的加速度a（加速向升或减速下降）2、失重现象:有向下的加速度a（减速上升或加速下降）aa运动学特征运动学特征动力学特征动力学特征重力G不变！视重F’可变！二、超、失重问题：注意：①超、失重现象与物体运动方向无关，只取决于物体加速度的方向②常见的超重与失重现象：过桥、飞船上升、下降，在轨道上运行（完全失重）等问题课堂例题1aammMM请用超失重的观点判断下列两种情况下地面对M的支持力与（M+m）g的大小关系？N_______(M+m)gN_______(M+m)g练一练三.连接体问题1.区分内力和外力2.整体法与隔离法相结合3.充分利用整体和个体加速度相同建立方程典例1．如图所示，质量M=400克的劈形木块B上叠放一木块A，A的质量m=200克。A、B一起放在斜面上，斜面倾角θ=37°。B的上表面呈水平，B与斜面之间及B与A之间的摩擦因数均为μ=0.2。当B受到一个F=5.76牛的沿斜面向上的作用力F时，A相对B静止，并一起沿斜面向上运动。求：（1）B的加速度大小（2）A受到的摩擦力（3）A对B的压力如右图所示,动力小车上有一竖杆，杆端用细绳拴一质量为m的小球.当小车沿倾角为30°的斜面匀加速向上运动时，绳与杆的夹角为60°，求小车的加速度和绳中拉力大小.练一练【解析】分析小球的受力后，画出受力图如右图所示.其中，因加速度是沿斜面方向，故小球所受合外力也是沿斜面方向,小球的受力及力的合成如图所示，由几何关系可得：∠1=∠2=30°，所以F=mg，由F=ma得a=g.从图中可得绳中拉力为FT=2mgcos30°=mg.3【点评】本题利用了加速度与合外力的同向性，由加速度的方向确定了合外力的方向，进而求出了合外力的大小.重点探究四。瞬时加速度问题1.了解环境变化前各物体受力情况（平衡方程或动力学方程）2.环境变化瞬间各力变化情况3.结合动力学方程判断a注意：“绳”和“线”的理想化模型的特性：（１）轻（２）软（３）不可伸长，张力可突变弹簧和橡皮绳理想化模型的特性：（１）轻（２）弹簧能承受拉力，也能受压力．橡皮绳只能承受拉力．（３）受力形变明显，弹力不能突变，但弹簧或橡皮绳被剪断时，弹力立即消失例题1.如右图所示，质量相等的两个物体之间用一轻弹簧相连，再用一细线悬挂在天花板上静止，求：（１）当剪断细线的瞬间两物体的加速度各是多大？（２）当剪断弹簧上端时两物体的加速度各是多大？（３）将细线和弹簧位置调换情况又如何？mm重点探究五.临界问题1.抓住临界条件2.整体法与隔离法相结合课堂例题ABF例1.如图所示，mA=1kg，mB=2kg，A、B间静摩擦力的最大值是5N，水平面光滑。用水平力F拉B，当拉力大小分别是F=10N和F=20N时，A、B的加速度各多大？解：先确定临界值，即刚好使A、B发生相对滑动的F值。当A、B间的静摩擦力达到5N时，既可以认为它们仍然保持相对静止，有共同的加速度，又可以认为它们间已经发生了相对滑动，A在滑动摩擦力作用下加速运动。以A为对象得到a=5m/s2；再以A、B系统为对象得到F=（mA+mB）a=15N⑴当F=10N15N时，A、B一定仍相对静止，所以2ABABFa=a==3.3m/sm+m⑵当F=20N15N时，A、B间一定发生了相对滑动，用质点组牛顿第二定律列方程：AABBF=ma+ma，而aA=5m/s2，于是可以得到aB=7.5m/s2课堂例题例2.如图所示,m=4kg的小球挂在小车后壁上，细线与竖直方向成37°角。求：⑴小车以a=g向右加速；⑵小车以a=g向右减速时，细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力F2各多大？解：F2可在水平方向上用牛顿第二定律列方程：F2-0.75G=ma计算得F2=70N。可以看出F2将随a的增大而增大。（这种情况下用平行四边形定则比用正交分解法简单。）F1GavF2⑴向右加速时小球对后壁必然有压力，球在三个共点力作用下向右加速。合外力向右，F2向右，因此G和F1的合力一定水平向左，所以F1的大小可以用平行四边形定则求出：F1=G/COS370=50N，可见向右加速时F1的大小与a无关；课堂例题F1Gva34ag2⑵必须注意到：向右减速时，当a=g时小球必将离开后壁。不难看出，这时mg=56N，F2=0F2有可能减为零，这时小球将离开后壁而“飞”起来。这时细线跟竖直方向的夹角会改变，因此F1的方向会改变。所以必须先求出这个临界值。当时G和F1的合力刚好等于ma，所以a的临界值为F1=典题再现.倾角为θ的斜面体上，用长为的细绳吊着一个质量为m的小球，不计任何摩擦．试求斜面体以加速度a向右做匀加速度直线运动时，绳中的张力．分析：不难看出，当斜面体静止不动时，小球的受力情况，如图(1)所示．当斜面体向右做匀加速直线运动的加速度大于某一临界值时，小球将离开斜面．为此，需首先求出加速度的这一临界值．临界情况当aa0时θ．－＝masinmgcosN力学中的许多问题，存在着临界情况，正确地找寻这些临界情况给出的隐含条件是十分重要的．在本题中，认定隐含条件为N＝0，就可借此建立方程求解．当aa0时，受力分析如图六图像问题正确理解X-t图像、v-t图像和F-t图像物理意义X/mt/svF/N444444t/st/s例1将一物块以10m/s的初速度沿粗糙斜面向上推出，取向上方向为正，物体的速度图像如右图所示.求斜面的倾角及物体与斜面间的动摩擦因数.所以gsinθ+μgcosθ=8，gsinθ-μgcosθ=2;解得：θ=30°，μ=3.5【点评】运用牛顿第二定律能解决两类问题：已知受力情况求解运动情况；已知运动情况求受力情况.它们通过加速度与合外力建立起联系.其中，通过运动图像能得出物体的加速度或合外力，为解决这类问题提供切入口.课堂小结1.动力学的两类基本问题2.超失重问题3.瞬时加速度问题4.连接体问题5.临界问题6.图像问题