必修 第一册5 牛顿运动定律的应用评优课ppt课件

教学过程

1.新课导入

牛顿第二定律，看似只是一个简单的公式F=ma，但是它涉及到的应用和题型是相当多的。牛顿三大力学定律是构建物理力学的基础，在受力分析的基础上，熟练应用这三大定律，对高一阶段力学的学习是尤为重要的。

2.讲授新知

1)        牛二定律的意义

2)        受力确定运动

例. 如图所示，质量m=10kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.4.现用大小为F=50N的水平恒力作用于物体，使物体由静止开始做匀加速直线运动，取g=10m/s2，求：（1）物体所受摩擦力f的大小；

（2）物体运动8s时物体的速度大小；

（3）物体运动8s时物体的位移大小。

解析:（1）滑动摩擦力大小为：

（2）由牛顿第二定律得：，解得m/

由匀变速直线运动公式得，8s时物体的速度大小:m/s

（3）由匀变速直线运动公式得，8s时物体的位移大小:

3)        运动确定受力

例：一辆汽车质量m=2000kg，在平直公路上以速度v0=12m/s匀速前进，遇紧急情况刹车后，做匀减速直线运动，经过时间t=4s汽车停止，当地的重力加速度g取10m/,求：（1）刹车时汽车加速度a的大小；

（2）开始刹车到停下，汽车发生的位移x的大小；

（3）刹车时汽车受到的阻力大小。

解析:

（1）由加速度定义式可得刹车时汽车加速度大小：m/

（2）由运动学规律:

（3）由牛顿第二定律:

4)        连接体问题-整体法隔离法

         使用条件：加速度a相同，意味着在牛顿定律中依然适用。

         使用技巧：整体法求加速度a，隔离法求相互作用力。

例. 如图所示，两个质量分别为kg、kg的物体1、2，紧靠在一起放在光滑水平地面上，作用在物体1上的外力使两个物体一起向右作加速运动，已知两个物体之间的相互作用力的大小为，则外力的大小为（　　）

A．   B．   C．   D．

答案：A

解析:

对物体2隔离分析：根据牛顿第二定律得:，解得：m/s；

对1、2整体分析：根据牛顿第二定律得：；

解得外力的大小为：。

例.（多选）两物体、置于粗糙水平面上，中间用细线相连，现用一力作用在物体上，已知kg，kg，，，，m/，求物体的共同加速度及中间细线上的张力多大（　　）

A．m/ B．m/ C．  D．

答案：BD

解析：

•  对A、B整体受力分析，由牛顿第二定律得：

加速度：，代入数据：，故B正确；

•  单独对B受力分析，根据：

得中间细线上的张力：7N，故D正确；

例. (多选) 如图所示，光滑水平面上有叠放在一起的长方形物体A和B，质量均为m，它们之间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现在物体A上施加一水平外力F，下列说法正确的是（　　）

A．B受到的摩擦力可能等于    

B．B受到的摩擦力一定等于

C．当时，A、B一定相对滑动  

D．当时，A、B一定相对滑动

答案：AD

解析：AB．若A、B间有相对滑动，A、B间的摩擦力一定为；

若A、B间没有相对滑动，整体有：

对B有：，A正确，B错误；

CD．当A、B间的静摩擦力达到最大值时，A、B将开始相对滑动；

根据牛顿第二定律，对B有：，解得：；

对整体有：

故C错误，D正确。故选AD。

例．如图示，物体B放在物体A上，正一起沿光滑的斜面向下滑动，已知A的上表面水平，下列对A、B两物体受力情况分析正确的是（　　）

A．B只受重力和支持力两个力作用

B．A对B一定有沿斜面向下的静摩擦力

C．A对B一定有水平向左的静摩擦力

D．B对A的压力大小应小于B的重力

答案:CD

解析:ABC．对于AB组成的整体，整体具有沿斜面向下的加速度，设为a，将a正交分解为竖直方向分量a1，水平分量a2，如图所示

设物体A的质量为mA、物体B的质量为m，对整体，由牛顿第二定律得

(+m)g=(+m)a，，解得

对B，由牛顿第二定律，竖直方向上：

水平方向上：，解得支持力：N=mg-mg=mg

摩擦力大小为：，方向水平向左。故AB错误，C正确；

D．A对B的支持力为：N= mg，由牛顿第三定律可知，B对A的压力大小等于A对B的支持力小于B的重力，故D正确。故选CD。

5)        弹簧问题-瞬时加速度

例.根据胡克定律F=kx，弹簧弹力的弹力不能发生突变，但是杆和绳子可以，由此就产生了瞬时加速度问题，即：物体在某一时刻对应的加速度的大小和方向。

例、如图所示，质量为2kg的物体A静止于竖直的轻弹簧上，质量为3kg的物体B用细线悬挂，A、B间相互接触但无压力，取重力加速度。 某时刻将细线剪断，则细线剪断（　　）

A．B对A的压力大小为12 N 

B．弹簧弹力大小为50 N

C．B的加速度大小为 

D．A的加速度为零

答案:A

解析：B．原来A处于平衡状态，细线剪断瞬间，弹簧的弹力不会发生突变，仍有:

故B错误；

CD．细线剪断瞬间，A、B一起加速下降，由于原来A平衡，故整体受到的合力等于B的重力，由牛顿第二定律可得：

解得A、B共同加速度：m/，故CD错误；

A．对B由牛顿第二定律可得：

解得B受到的支持力为：

由牛顿第三定律可知，B对A的压力大小为12N，故A正确。

故选A。

例.（多选）如图所示，轻质弹簧一端固定在斜面顶端，另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一轻质细线连接，A、B、C三球的质量均为m。倾角为θ的光滑斜面固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始系统处于静止状态，细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是（　　）

A．A球受力情况改变，加速度为0

B．C球的加速度沿斜面向下，大小为g

C．A、B之间杆的拉力大小为

D．A、B两个小球的加速度均沿斜面向上，大小均为

答案：D

解析：A．细线被烧断的瞬间，以A、B整体为研究对象，弹簧的弹力不变，细线的拉力突变为0，合力不为0，加速度不为0，A错误；

B．对球C，由牛顿第二定律得：，解得：，方向沿斜面向下，B错误；

D．以A、B、C组成的系统为研究对象，烧断细线前，A、B、C静止，处于平衡状态，合力为0，弹簧的弹力：；

烧断细线的瞬间，由于弹簧的弹力不能突变，以A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律得：

，则A、B的加速度，D正确；

C．B的加速度为：

以B为研究对象，由牛顿第二定律得：，解得：

C错误。故选D。

6)        斜面问题

例. 如图所示一个质量为20kg的物体，从固定斜面的顶端由2m/s匀加速滑下，在4s的时间内滑下的路程为32m斜面与水平面间的夹角为37°（，，）。

（1）求物体沿斜面下滑过程中的加速度大小；

（2）求物体沿斜面下滑过程中受到的摩擦力大小及动摩擦因数；

（3）物体滑到底端后，又以6m/s冲上斜面，它能滑上的最大距离为多少。

解析：

（1）根据：，解得m/

（2）根据牛顿第二定律得： 解得：

因为 解得：

（3）物体上滑时，根据牛顿第二定律得：，解得：9m/

根据： ，解得：

7)        板块问题

例. 如图所示，质量kg的物块（可视为质点）以的水平速度滑上静止在地面上的长为L的长木板，木板质量为kg，物块最后恰好没有滑出长木板。已知物块与木板间的动摩擦因数为，木板与水平地面间的动摩擦因数为

，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/，求：

（1）物块刚滑上木板时，物块和木板的加速度大小分别为多少？

（2）木板的长度L？

答案：（1）4m/s2；0.5m/s2；（2）2.25m

解析：（1）对物块受力分析知物块做减速运动，设其加速度大小为，则由牛顿第二定律可得：，代入数据解得：=4m/

对木板受力分析，设木板加速度大小为，由牛顿第二定律可得：

，代入数据解得：m/

（2）设经过时间二者共速，则有：，解得：

设共速时的速度大小为，则有：，解得：m/s

时间内物块的位移为：，解得：

木板的位移为：，解得：

所以木板的长度为：

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