高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律專題培優(yōu)(三)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決三類典型問題學(xué)案解析版新人教版必修1

1、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決三類典型問題連結(jié)體問題連結(jié)體兩個(gè)或兩個(gè)以上相互作用的物體構(gòu)成的擁有相同加快度的整體叫連結(jié)體。如幾個(gè)物體疊放在一同，或并排斥放在一同，或用繩子、細(xì)桿等連在一同。2辦理連結(jié)體問題的方法整體法：把多個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為一個(gè)研究對(duì)象來分析的方法。不用考慮系統(tǒng)內(nèi)力的影響，只考慮系統(tǒng)遇到的外力。間隔法：把系統(tǒng)中的各個(gè)部分(或某一部分)間隔，作為一個(gè)獨(dú)自的研究對(duì)象來分析的方法。此時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)力就有可能成為該研究對(duì)象的外力，在分析時(shí)要特別注意。3整體法與間隔法的采納求解各部分加快度都相同的連結(jié)體問題時(shí)，要優(yōu)先考慮整體法；假如還需要求物體之間的作用力，再用間隔法。求解連結(jié)體問題時(shí)，跟著研究對(duì)象

2、的變換，常常兩種方法交織運(yùn)用。一般的思路是先用其中一種方法求加快度，再用另一種方法求物體間的作用力或系統(tǒng)所受合力。不論運(yùn)用整體法還是間隔法，解題的重點(diǎn)還是在于對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析。例1在水平川面上有兩個(gè)相互接觸的物體A和B，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，若用水平推力F作用于A物體，使A、B一同向前運(yùn)動(dòng)，以以下圖，求兩物體間的相互作用力為多大？分析以A、B整體為研究對(duì)象，其受力如圖甲所示，由牛頓第二定律可得F(m1m2)g(m1m2)a因此Fgamm12再以B物體為研究對(duì)象，其受力如圖乙所示，由牛頓第二定律可得FABm2gm2am2F聯(lián)立得兩物體間的作用力FABm

3、1m2。答案m2Fm1m2臨界問題臨界問題在物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的過程中，常常會(huì)達(dá)到某一特定狀態(tài)，此時(shí)相關(guān)的物理量將發(fā)生突變，此狀態(tài)即為臨界狀態(tài)，相應(yīng)的物理量的值為臨界值。臨界狀態(tài)一般比較隱蔽，它在必定條件下才會(huì)出現(xiàn)。若題目中出現(xiàn)“最大”“最小”“恰巧”等詞語，常有臨界問題。2動(dòng)力學(xué)中的典型臨界問題(1)接觸與走開的臨界條件：兩物體相接觸或走開的臨界條件是彈力FN0。相對(duì)靜止或相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí)，常存在著靜摩擦力，則相對(duì)靜止或相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件：靜摩擦力為零或達(dá)到最大值。繩子斷裂與廢弛的臨界條件：繩子所可以承受的張力是有限的，繩子斷與不斷的臨界條件是張力等于它所

4、能承受的最大張力。繩子廢弛的臨界條件是FT0。加快度最大與速度最大的臨界條件：當(dāng)物體在變化的外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加快度和速度都會(huì)不斷變化，當(dāng)所受合外力最大時(shí)，擁有最大加快度；合外力最小時(shí)，擁有最小加快度。當(dāng)出現(xiàn)加快度為零時(shí)，物體處于臨界狀態(tài)，所對(duì)應(yīng)的速度便會(huì)出現(xiàn)最大值或最小值。3解決臨界問題的方法極限法：把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))顯現(xiàn)，達(dá)到趕快求解的目的。假定法：有些物理過程沒有明顯出現(xiàn)臨界問題的線索，但在變化過程中可能出現(xiàn)臨界問題，也可能不出現(xiàn)臨界問題，解答這類題目一般用假定法。數(shù)學(xué)方法：將物理過程轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)公式，依照數(shù)學(xué)表達(dá)式求解得出臨界條件。例2一彈簧秤的秤盤

5、A的質(zhì)量1.5kg，盤上放一物體，的質(zhì)量為10.5kg，mBBM彈簧自己質(zhì)量不計(jì)，其勁度系數(shù)k800N/m，系統(tǒng)靜止時(shí)以以下圖?，F(xiàn)給B一個(gè)豎直向上的力F使它從靜止開始向上做勻加快運(yùn)動(dòng)，已知在頭0.20s內(nèi)，F(xiàn)是變力，此后F是恒力，求F的最大值和最小值。(g取10m/s2)分析設(shè)剛開始時(shí)彈簧壓縮量為x1，則：x1mMg0.15mk設(shè)兩者恰巧分別時(shí)彈簧壓縮量為x，則：kxmgma2212在前0.2s時(shí)間內(nèi)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：x1x22at由解得：a6m/s2由牛頓第二定律，開始時(shí)：min()72NFmMa最后分別后：FmaxMgMa即：FmaxM(ga)168N。答案168N72N傳達(dá)帶問題傳達(dá)帶問

6、題波及摩擦力的判斷、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，重點(diǎn)觀察學(xué)生分析問題和解決問題的能力。主要有以下兩類：水平傳達(dá)帶當(dāng)傳達(dá)帶水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)特別注意摩擦力的突變和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。摩擦力的突變，常常以致物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的突變。靜摩擦力達(dá)到最大值，是物體和傳達(dá)帶恰巧保持相對(duì)靜止的臨界狀態(tài)；滑動(dòng)摩擦力存在于發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間，因此兩物體的速度達(dá)到相同時(shí)，滑動(dòng)摩擦力要發(fā)生突變(滑動(dòng)摩擦力為0或變?yōu)殪o摩擦力)。傾斜傳達(dá)帶當(dāng)傳達(dá)帶傾斜時(shí)，除了要注意摩擦力的突變和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化外，還要注意物體與傳達(dá)帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)和傳達(dá)帶傾斜角度對(duì)受力的影響，從而正確判斷物體的速度和傳達(dá)帶速度相等

7、時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。2傾斜傳達(dá)帶問題的兩種情況傾斜傳達(dá)帶問題可分為傾斜向上傳達(dá)和傾斜向下傳達(dá)兩種情況(物體從靜止開始，傳達(dá)帶勻速運(yùn)動(dòng)且足夠長)：條件運(yùn)動(dòng)性質(zhì)tan物體先沿傳達(dá)帶做向上的加快直線運(yùn)動(dòng)，速度相同此后兩者傾斜相對(duì)靜止，一同做勻速運(yùn)動(dòng)向上tan物體保持靜止傳達(dá)tan物體沿傳達(dá)帶做向下的加快直線運(yùn)動(dòng)tan物體先相對(duì)傳達(dá)帶向上滑，做初速度為零的勻加快直線運(yùn)動(dòng)，速度相同后兩者相對(duì)靜止，一同做勻速運(yùn)動(dòng)傾斜向下物體先相對(duì)傳達(dá)帶向上滑，沿皮帶向下做初速度為零的勻加傳達(dá)tan速直線運(yùn)動(dòng)，速度與皮帶速度相同后滑動(dòng)摩擦力反向，物體相對(duì)傳達(dá)帶下滑，連續(xù)做向下的勻加快直線運(yùn)動(dòng)例3此刻傳達(dá)帶傳達(dá)貨物已被寬泛地應(yīng)用，以以下圖為一水平傳達(dá)帶裝置表示圖。緊繃的傳達(dá)帶AB向來保持恒定的速率v1m/s運(yùn)行，一質(zhì)量為m4kg的物體被無初速度地放在A處，傳達(dá)帶對(duì)物體的滑動(dòng)摩擦力使物體開始做勻加快直線運(yùn)動(dòng)，隨后物體又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)物體與傳達(dá)帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，A、B間的距離L2m，g取10m/s2。求(1)物體在傳達(dá)帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)假如提高傳達(dá)帶的運(yùn)行速率，物體就能被較快地傳達(dá)到B處，求傳達(dá)帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率。分析(1)物體在傳達(dá)帶上