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    物理必修 第一册第四章 运动和力的关系综合与测试课文配套ppt课件

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    这是一份物理必修 第一册第四章 运动和力的关系综合与测试课文配套ppt课件,文件包含人教版高中物理必修第一册第4章素养培优课5牛顿运动定律的应用课件ppt、人教版高中物理必修第一册第4章素养培优课5牛顿运动定律的应用学案doc、人教版高中物理必修第一册素养培优课练习5牛顿运动定律的应用含答案doc等3份课件配套教学资源,其中PPT共38页, 欢迎下载使用。

    素养培优课() 牛顿运动定律的应用

    [培优目标] 1.学会处理动力学中的图像问题2.学会处理动力学中的临界问题3.学会处理动力学中的连接体问题

    考点1 动力学中的图像问题

    1常涉及的图像:v­t图像a­t图像F­t图像a­F图像等

    2两种情况

    (1)已知物体的运动图像或受力图像分析有关受力或运动问题

    (2)已知物体的受力或运动情况判断选择有关运动图像或受力图像的问题

    3解决这类问题的基本步骤

    (1)看清坐标轴所表示的物理量明确图像的种类

    (2)看图线本身识别两个相关量的变化关系从而分析对应的物理过程

    (3)看图线的截距斜率交点图线与坐标轴围成的面积等的物理意义

    (4)弄清图像与公式”“图像与图像”“图像与物体之间的对应关系根据牛顿运动定律及运动学公式建立相关方程解题

    【典例1 如图甲所示质量为m2 kg的物体在水平面上向右做直线运动a点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时选水平向右为速度的正方向通过速度传感器测出物体的瞬时速度所得v­t图像如图乙所示取重力加速度g10 m/s2求:

    甲          乙

    (1)F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ

    (2)10 s末物体离a点的距离

    思路点拨:恒力F的方向不变,而摩擦力的方向随速度方向的改变而改变。v­t图像的斜率表示物体的加速度。v­t图像与t轴所围面积表示物体的位移。

    [解析]  (1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度大小为a1,则由v­t图像得a12 m/s2

    根据牛顿第二定律,有Fμmgma1

    设物体向左做匀加速直线运动的加速度大小为a2

    则由v­t图像得a21 m/s2

    根据牛顿第二定律,有Fμmgma2

    联立解得F3 Nμ0.05

    (2)10 s末物体离a点的距离为dd应为v­t图像与横轴所围的面积,则

    d×4×8 m×6×6 m=-2 m

    负号表示物体在a点左边。

    [答案] (1)3 N 0.05 (2)a点左边2 m

    求解图像问题的一般程序

    [跟进训练]

    1如图甲所示某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处滑轮的质量和摩擦均不计货物获得的加速度a与绳子的拉力T之间的函数关系如图乙所示g表示当地的重力加速度大小以下判断错误的是(  )

    甲     乙

    A图像与纵轴的交点M的纵坐标为aM=-g

    B图像与横轴的交点N的横坐标为TNmg

    C图像的斜率等于货物的质量m

    D图像的斜率等于货物质量的倒数

    C [对货物受力分析,货物受重力mg和拉力T,根据牛顿第二定律,有Tmgma,得ag。当T0时,a=-g,即图线与纵轴的交点M的纵坐标为aM=-g,故A正确;当a0时,Tmg,故图线与横轴的交点N的横坐标为TNmg,故B正确;图线的斜率表示货物质量的倒数,故C错误,D正确。]

    考点2 动力学中的临界问题

    1题型概述

    在动力学问题中出现某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态即临界问题问题中出现最大”“最小”“刚好”“恰能等关键词语一般都会涉及临界问题隐含相应的临界条件

    2临界问题的常见类型及临界条件

    (1)接触与分离的临界条件:两物体相接触(或分离)的临界条件是弹力为零且分离瞬间的加速度速度分别相等

    (2)相对静止或相对滑动的临界条件:静摩擦力达到最大静摩擦力

    (3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子断与不断的临界条件是实际张力等于它所能承受的最大张力;绳子松弛的临界条件是绳上的张力恰好为零

    (4)出现加速度最值与速度最值的临界条件:当物体在变化的外力作用下运动时其加速度和速度都会不断变化当所受合力最大时具有最大加速度;当所受合力最小时具有最小加速度当出现加速度为零时物体处于临界状态对应的速度达到最大值或最小值

    3解题关键

    正确分析物体的受力情况及运动情况对临界状态进行判断与分析挖掘出隐含的临界条件

    【典例2 如图所示一质量为m的光滑小球用轻绳连接后挂在三角劈的顶端绳与斜面平行劈置于光滑水平面上斜面与水平面夹角为θ30°则:

    (1)劈以加速度a1水平向左加速运动时绳的拉力为多大?

    (2)劈的加速度至少为多大时小球对劈无压力?此时加速度方向如何?

    [解析] 当劈水平向左的加速度较小时,小球对劈有压力作用,当劈水平向左的加速度较大时,小球将离开斜面。

    (1)对小球进行受力分析如图所示。

    在水平方向上有

    FT1cos θFN1sin θma1

    在竖直方向上有

    FT1sin θFN1cos θmg

    由以上两式得FT1mg

    (2)对小球进行受力分析如图所示。

    由牛顿第二定律得小球对劈无压力时

    FT2cos θma2

    FT2sin θmg

    由以上两式得a2g,方向水平向左。

    [答案] (1)mg (2)g方向水平向左

    [母题变式] 

    本题中若劈的加速度为a32g且水平向左加速运动时绳的拉力又为多大?

    [提示] FT3mg

    求解临界、极值问题的三种常用方法

    [跟进训练]

    2.如图所示AB两物块叠在一起静止在水平地面上A物块的质量mA2 kgB物块的质量mB3 kgAB接触面间的动摩擦因数μ10.4B与地面间的动摩擦因数μ20.1现对A或对B施加一水平外力F使AB相对静止一起沿水平地面运动重力加速度g10 m/s2物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力下列说法正确的是(  )

    A若外力F作用到物块A则其最小值为8 N

    B若外力F作用到物块A则其最大值为10 N

    C若外力F作用到物块B则其最小值为13 N

    D若外力F作用到物块B则其最大值为15 N

    B [A物块与B物块之间的最大静摩擦力为μ1 mAg8 NB物块与地面之间的最大静摩擦力为μ2(mAmB)g5 N,所以无论外力F作用到物块A上或物块B上,当F取最小值5 N时,满足题述情况,故AC错误;当外力F作用到A上,AB的摩擦力达到最大静摩擦力时,二者相对静止,F的值最大,对B根据牛顿第二定律,有μ1mAgμ2(mAmB)gmBa

    代入数据解得a1 m/s2

    对整体有Fμ2(mAmB)g(mAmB)a

    代入数据解得F10 N,故B正确;

    当外力F作用到B上,AB的摩擦力达到最大静摩擦力时,二者相对静止,F的值最大,对A,根据牛顿第二定律有μ1mAgmAa

    代入数据解得aμ1g4 m/s2

    AB整体,根据牛顿第二定律,有Fμ2(mAmB)g(mAmg)a,代入数据解得F25 N,故D错误。]

    考点3 动力学中的连接体问题

    1连接体

    多个相互关联的物体连接(叠放并排或由绳子细杆弹簧等连接)在一起构成的物体系统称为连接体

    2连接体问题的分类:

    (1)加速度相同的连接体;

    (2)加速度不同的连接体

    3解决连接体问题的两种方法

    【典例3 如图所示的装置叫阿特伍德机绳子两端的物体竖直运动的加速度大小总是小于自由落体的加速度g这使得实验者可以有较长的时间从容地观测研究已知物体AB的质量均为M物体C的质量为m轻绳与轻滑轮间的摩擦不计轻绳不可伸长且足够长物体ABC由图示位置静止释放后(  )

    A绳子上的拉力大小T(Mm)g

    B物体A的加速度ag

    C的取值小一些便于观测和研究

    D的取值大一些便于观测和研究

    D [对物体A,由牛顿第二定律得:TMgMa,对BC整体,由牛顿第二定律得:(Mm)gT(Mm)a,联立解得TMgag,故AB错误,由agg的取值大一些,a小些,便于观测和研究,故C错误,D正确。]

    整体法、隔离法的选取原则

    (1)对于加速度相同的连接体,如果要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力,即先整体求加速度,后隔离求内力

    (2)对于加速度不同的连接体问题一般选择隔离法。

    [跟进训练]

    3(2020·菏泽二中质检)如图所示质量不等的木块AB的质量分别为m1m2置于光滑的水平面上当水平力F作用于左端A两物体一起向右做匀加速运动时AB间作用力大小为F1当水平力F作用于右端B两物体一起向左做匀加速运动时AB间作用力大小为F2(  )

    A.在两次作用过程中物体的加速度的大小不相等

    B在两次作用过程中F1F2F

    C在两次作用过程中F1F2F

    D在两次作用过程中

    C [当水平力F作用于左端A上,两物体一起向右做匀加速运动时,由牛顿第二定律,可得整体的加速度大小a,方向向右;对木块B,由牛顿第二定律,可得F1m2am2。当水平力F作用于B上,两物体一起向左做匀加速运动时,由牛顿第二定律,可得整体的加速度大小a,方向向左;对木块A,由牛顿第二定律,可得F2m1am1。因此,在两次作用过程中,物体的加速度的大小相等,F1F2F,正确选项为C]

     

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