2011高考物理專題復(fù)習(xí)課件大全：牛頓第二定律及其應(yīng)用.ppt

牛頓第二定律,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),課 前 熱 身,能力思維方法,延伸拓展,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),一、牛頓第二定律 1.定律內(nèi)容：物體的加速度跟所受的合外力大小成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),2.表達(dá)式：f=ma 注：(1)定律的表達(dá)式雖寫成f=ma，但不能認(rèn)為物體所受外力大小與加速度大小成正比，與物體質(zhì)量成正比 (2)式中的f是物體所受的合外力，而不是其中的某一個力當(dāng)然如果f是某一個力或某一方向的分量，其加速度也是該力單獨(dú)產(chǎn)生的或者是在某一方向上產(chǎn)生的 (3)為了理解牛頓第二定律，最好把公式寫成a=f/m.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),二、應(yīng)用牛頓第二定律的基本步驟 1.明確研究對象根據(jù)題意選取某一物體作為研究對象，往往是解題的第一要點(diǎn) 2.分析物體的受力和運(yùn)動狀態(tài)通過把研究對象隔離出來(隔離法)，抓住力的本質(zhì)特征，按順序分析受力情況再弄清物體是如何運(yùn)動的分析的同時畫出物體受力及運(yùn)動過程的示意圖,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),3.選取正方向，列方程畫好受力圖后，要規(guī)定正方向或建立直角坐標(biāo)系，把各力分解，然后列出牛頓第二定律的表達(dá)式 4.解方程、檢驗(yàn).求出結(jié)果后，要養(yǎng)成檢驗(yàn)的好習(xí)慣，看看結(jié)果是否符合題意或?qū)嶋H情況.,課 前 熱 身,1.質(zhì)量為2kg的物體，受到大小分別為2n、3n、4n的三個共點(diǎn)力的作用，則物體的加速度大小可能是(abc) a.0 b.2m/s2 c.4m/s2 d.5m/s2,課 前 熱 身,2.物體運(yùn)動的速度方向、加速度方向與物體所受合外力方向的關(guān)系是：(bd) a.速度方向、加速度方向、合外力方向三者總是相同的 b.速度方向可與加速度方向成任何夾角，但加速度方向總是與合外力方向相同 c.速度方向總是和合外力方向相同，而加速度方向可能和合外力相同，也可能不同 d.速度方向、加速度方向、合外力方向之間可以成任意夾角,課 前 熱 身,3.把一個質(zhì)量為0.5kg的物體掛在彈簧秤下，在電梯中看到彈簧秤的示數(shù)為3n，g取10 m/s2，則可知電梯的運(yùn)動情況可能是(bc) a.以4m/s2的加速度加速上升 b.以4m/s2的加速度減速上升 c.以4m/s2的加速度加速下降 d.以4m/s2的加速度減速下降,課 前 熱 身,4.物體在與其初速度始終共線的合外力f的作用下運(yùn)動取v0方向?yàn)檎龝r，合外力f隨時間t的變化情況如圖3-2-1所示，則在0t1這段時間內(nèi)(c),課 前 熱 身,a.物體的加速度先減小后增大，速度也是先減小后增大 b.物體的加速度先增大后減小，速度也是先增大后減小 c.物體的加速度先減小后增大，速度一直在增大 d.物體的加速度先減小后增大，速度一直在減小,能力思維方法,【例1】跳起摸高是現(xiàn)今學(xué)生常進(jìn)行的一項(xiàng)活動，小明同學(xué)身高1.8m，質(zhì)量65kg，站立舉手達(dá)到2.2m高，他用力蹬地，經(jīng)0.45s豎直離地跳起，設(shè)他蹬地的力大小恒為1060n，則他跳起可摸到的高度為多少?(g=10m/s2),能力思維方法,【解析】人要起跳，先是重心下降，用腳蹬地后重心上升，在蹬地過程中人的受力為重力和地面給人的支持力(大小等于人蹬地的力). 由牛頓定律得：f-mg=ma， a=(f-mg)/m=(1060-6510)/656.3m/s2. 由v=at=6.30.45=2.8m/s2.即為人離開地時的初速度. 離地后人做豎直上拋運(yùn)動，其重心上升高度h=v2/(2g)=2.82/(210)=0.4m. 故其跳起可摸到的高度h=2.2+0.4=2.6m.,能力思維方法,【解題回顧】此題屬于已知受力求運(yùn)動情況的題型，且與學(xué)生的生活實(shí)際緊密相連，解題關(guān)鍵是把生活實(shí)際現(xiàn)象去抽象或轉(zhuǎn)變成物理過程，進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律求出加速度a，再應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式求位移.,能力思維方法,【例2】如圖3-2-2所示，在原來靜止的木箱內(nèi)，放有a物體，a被一伸長的彈簧拉住且恰好靜止現(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)a被彈簧拉動，則木箱的運(yùn)動情況可能是(abd) a.加速下降 b.減速上升 c.勻速向右運(yùn)動 d.加速度向左運(yùn)動,能力思維方法,【解析】木箱未運(yùn)動前，a物體處于受力平衡狀態(tài)，受力情況為：重力mg，箱底的支持力n，彈簧拉力f和最大的靜摩擦力fm(向左)由平衡條件知 mg=n,f=fm 由于發(fā)現(xiàn)a被彈簧向右拉動(已知)，可能有兩種原因，一種是由a向右拉動推知，ffm(新情況下的最大靜摩擦力)，可見fmfm，即是最大靜摩擦力減小了，由fm=n知正壓力的n減小了，即發(fā)生了失重現(xiàn)象，故物體運(yùn)動的加速度必然豎直向下，所以木箱的運(yùn)動情況可能是加速下降或減速上升，故a、b正確.另一種原因是木箱向左加速運(yùn)動，由于慣性原因，木塊必然向右滑動，故d正確.綜上所述，正確答案應(yīng)為abd.,能力思維方法,【解題回顧】解決本題的關(guān)鍵是理解使a運(yùn)動狀態(tài)變化的原因。系統(tǒng)車豎直方向運(yùn)動時，由于正壓力變化導(dǎo)致最大靜摩擦力變化，使a失去平衡。水平向左加速時，只有減小彈力才能使a合力向左.,能力思維方法,【例4】據(jù)報道，一輛轎車高速強(qiáng)行超車時，與迎面馳來的另一輛相同轎車相撞.兩車相撞后連為一體，兩車身因碰撞擠壓，皆縮短了約0.5m，據(jù)測算相撞時兩車速均約為109km/h，試求碰撞過程中車內(nèi)質(zhì)量為60kg的人受到的平均沖擊力約為多少?(運(yùn)算過程及結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),能力思維方法,【解析】兩車相碰時認(rèn)為人隨車一起做勻減速運(yùn)動直到停止，此過程位移s=0.5m，設(shè)人隨車做勻減速運(yùn)動的加速度為a，初速為v30m/s， 則有v2 =2as，得a=v2 /(2s)=302/(20.5)=900m/s2. 對人由牛頓第二定律得(設(shè)人受車的沖擊力為f)f=ma=60900n=5.4104n.,能力思維方法,【解題回顧】此題屬于已知運(yùn)動情況求受力情況的題型.由題解可見，基本思路是由運(yùn)動學(xué)公式求出加速度，再選擇適當(dāng)研究對象用牛頓第二定律求受力即可.本題的一個難點(diǎn)是要求學(xué)生能運(yùn)用學(xué)過的荃知識解決實(shí)際問題，學(xué)會把撞車過程抽象為質(zhì)點(diǎn)做勻減速度。,延伸拓展,【例5】風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中可產(chǎn)生水平方向、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑，如圖3-2-5所示.,延伸拓展,(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上做勻速運(yùn)動，這時小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍.求小球與桿間的動摩擦因數(shù) (2)保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時間為多少?(sin37=0.6,cos37=0.8),延伸拓展,【解析】本題主要考查應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決實(shí)際問題的能力題中將套有小球的細(xì)直桿放在我們比較陌生的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)里，題目比較新穎，同時也考查了學(xué)生理解能力及靈活應(yīng)用知識的能力 (1)設(shè)小球所受的風(fēng)力為f，小球質(zhì)量為m. 小球在桿上勻速運(yùn)動時，f=mg， 得 =f/mg=0.5mg/mg=0.5.,延伸拓展,(2)設(shè)桿對小球的支持力為n，摩擦力為f，小球受力情況如圖3-2-6所示，將f、mg沿桿方向和垂直桿方向正交分解，根據(jù)牛頓第二定律得,圖3-2-6,延伸拓展,fcos+mgsin-f=ma， n+fsin =mgcos , f=n， 由可解得 a=(fcos+mgsin-f)/m=3/4g. 又s=(1/2)at2，,延伸拓展,【解題回顧】解本題第(1)問時，球受到的支持力等于其重力；解第(2)問時，支持力不再等于其重力這一點(diǎn)是許多同學(xué)解題過程中容易出現(xiàn)的錯誤.另外，還要避免在斜面上的物體受到的支持力絕對都等于mgcos 的錯誤認(rèn)識求支持力的大小，一定要根據(jù)在垂直接觸面方向上的牛頓第二定律或力的平衡方程求解.在應(yīng)用滑動摩擦定律f= n時，絕對不要憑感覺、經(jīng)驗(yàn)行事，否則就會失誤.,牛頓第二定律的應(yīng)用（一）,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),課 前 熱 身,能力思維方法,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),一、基本題型 1.應(yīng)用牛頓第二定律解題的基本題型可分兩類： 一類是已知受力情況求解運(yùn)動情況；另一類是已知運(yùn)動情況求解受力情況. 2.解題思路：,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),二、應(yīng)用牛頓第二定律時要注意以下幾個特點(diǎn)： 1.同體性：是指表達(dá)式中的f、m、a是對同一物體而言的. 2.矢量性：是指加速度的方向與合外力的方向是一致的. 3.瞬時性：是指式中的a和f具有瞬時對應(yīng)關(guān)系，即a與f是對于同一時刻的，如果f發(fā)生變化，a也同時發(fā)生變化. 4.獨(dú)立性：是指作用在物體上的每一個力都能單獨(dú)產(chǎn)生加速度，而合外力產(chǎn)生的加速度是這些加速度的矢量和.,課 前 熱 身,1.設(shè)灑水車的牽引力不變，所受阻力跟車重成正比，灑水車原來在平直路面上勻速行駛，開始灑水后（d） a.繼續(xù)做勻速運(yùn)動 b.變?yōu)樽鰟蚣铀龠\(yùn)動 c.慣性越來越大 d.變?yōu)樽鲎兗铀傩袆?課 前 熱 身,12.汽車質(zhì)量為2t，啟動時汽車的牽引力為3000n，運(yùn)動阻力為車重的0.05倍，則汽車啟動時的加速度為1m/s2；關(guān)閉油門滑行時，加速度又為-0.5m/s2.,課 前 熱 身,3.如圖3-3-1所示，小車沿水平直線運(yùn)動時，車內(nèi)懸掛小球的細(xì)線與豎直方向成角，并與小車保持相對靜止，分析小車可能的運(yùn)動情況，并求出加速度大小.,圖3-3-1,課 前 熱 身,【答案】小車可能向右勻加速運(yùn)動，也可能向左勻減速運(yùn)動，加速度大小為gtan,課 前 熱 身,4某同學(xué)坐在前進(jìn)中列車的車廂內(nèi)，觀察水杯中水面變化，得出如下論斷，其中正確的是：（圖3-3-2表示水面向后傾）（ad）,圖3-3-2,課 前 熱 身,a.水面向后傾斜，可知列車可能在加速前進(jìn) b.水面向后傾斜，可知列車可能在減速前進(jìn) c.水面向前傾斜，可知列車可能在加速前進(jìn) d.水面向前傾斜，可知列車可能在減速前進(jìn),能力思維方法,【例1】如圖3-3-3所示，小車沿水平面以加速度a向右做勻加速直線運(yùn)動，車上固定的硬桿和水平面的夾角為，桿的頂端固定著的一個質(zhì)量為m的小球，則桿對小球的彈力多大？方向如何？,圖3-3-3,能力思維方法,【解析】由于小球的質(zhì)量為m，小球加速度為a，方向水平向右，因此小球所受合外力方向向右，大小為ma.且小球只受重力和彈力作用，則重力、彈力與合力的關(guān)系如圖所示，由圖3-3-4可知,圖3-3-4,能力思維方法,【解題回顧】硬桿對小球的彈力的方向并不一定沿桿的方向，它要隨小球的運(yùn)動狀態(tài)的改變而改變，分析球受力時一定要注意其方向.這可借助于牛頓運(yùn)動定律來進(jìn)行受力分析.基本思路是物體處于平衡狀態(tài)時，合外力應(yīng)為0；物體處于變速運(yùn)動狀態(tài)時，滿足f合=ma，f合方向與加速度方向一致.本題已知小球的加速度的大小及方向，根據(jù)牛頓第二定律可知小球受到的合外力的大小和方向，從而使問題轉(zhuǎn)化為已知合力的大小、方向，和已知一個分力即重力的大小、方向，求解另一分力的問題.,能力思維方法,【例2】一傾角為30的斜面上放一木塊，木塊上固定一支架，支架末端用絲線懸掛一小球，木塊在斜面上下滑時，小球與滑塊相對靜止共同運(yùn)動.如圖3-3-5所示，當(dāng)細(xì)線沿豎直方向；與斜面方向垂直；沿水平方向，求上述三種情況下滑塊下滑的加速度.,圖3-3-5,能力思維方法,【解析】由題意知，小球與木塊的加速度相等，而此加速度必定沿斜面方向. （1）如圖3-3-6（a）所示，t1與mg都是豎直方向，故不可能有加速度，t1-mg=0，a=0，說明木塊沿斜面勻速下滑.,圖3-3-6,能力思維方法,（2）如圖3-3-6（b）所示，t2與mg的合力必為加速度方向，即沿斜面方向，作出平行四邊形，由直有三角形知識可知f合=mgsin，得a=f合/m=gsin，即加速度沿斜面向下，大小為gsin. （3）由于細(xì)繩只能產(chǎn)生拉力且沿繩的方向，故小球受力情況如圖3-3-6（c）所示，由圖可見 f合=mg/sin，即a=f合/m=g/sin,能力思維方法,【解題回顧】應(yīng)用牛頓定律解題時要注意a與f合方向一致性的關(guān)系.有時可根據(jù)已知合力方向確定加速度方向，有時候則需要通過加速度的方向來判斷合力方向.,能力思維方法,【例3】如圖3-3-7甲、乙所示，圖中細(xì)線不可伸長，物體均處于平衡狀態(tài)，如果突然把兩水平細(xì)線剪斷，求剪斷瞬時小球a、b的加速度各為多少（角已知）.,圖3-3-7,甲,乙,能力思維方法,【解析】對a球進(jìn)行受力分析，如3-3-8圖(a)所示，剪斷水平細(xì)線的瞬時，因線不可伸長，拉線oa的拉力發(fā)生突變，此后小球沿圓周運(yùn)動，剪斷瞬時，小球速度為0，向心加速度為0，小球的加速度沿切線方向，根據(jù)牛頓第二定律，有: f1=mgsin=ma1，a1=gsin,(a),(b),圖3-3-8,能力思維方法,對b球進(jìn)行受力分析，如圖(b)所示，彈簧的彈力與其形變量成正比，剪斷線瞬間，彈簧形變量不變（不可能突變），故彈力不變.在水平細(xì)線被剪斷的瞬時，b球受重力g和彈簧的拉力t，合力水平向右. 根據(jù)牛頓第二定律有f2=mgtan，a=gtan,能力思維方法,【例4】如圖3-3-9所示，小球自由下落一段時間后，落在豎直放置的彈簧上，從接觸彈簧開始，到彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度、加速度、合外力的變化情況是怎樣的？,圖3-3-9,能力思維方法,【解析】速度變大或變小取決于速度方向與加速度方向的關(guān)系（當(dāng)a與v同向時v變大，當(dāng)a與v反向時v變?。铀俣扔珊贤饬Q定，故要分析v、a的大小變化，必須先分析小球受到的合外力的變化. 小球接觸彈簧時受兩個力作用：向下的重力和向上的彈力（其中重力為恒力）.,能力思維方法,在接觸的頭一階段，重力大于彈力，小球合力向下，且不斷變?。╢合=mg-kx，而x增大），因此加速度減少（a=f合/m），由于a與v同向，因此速度繼續(xù)變大. 當(dāng)彈力增大到等于重力時，合外力為0，加速度為0，速度達(dá)到最大.,能力思維方法,之后，小球由于慣性仍向下運(yùn)動，但彈力大于重力，合力向上且逐漸變大.（f合=kx-mg）因而加速度向上且變大，因此速度減小至0.（注意：小球不會靜止在最低點(diǎn)，在最低點(diǎn)時，彈力大于重力，小球?qū)⒈粡椈缮贤葡蛏线\(yùn)動，請同學(xué)們自己分析以后的運(yùn)動情況）. 綜上分析，小球向下壓縮彈簧的過程中，f合方向先向下后向上，f合先變小后變大；a方向先向下后向上，a先變小后變大；v方向向下，大小先變大后變小.（向上推的過程也是先加速后減速）.,能力思維方法,【解題回顧】在分析物體某一運(yùn)動過程中，要養(yǎng)成一個科學(xué)分析習(xí)慣，即：這一過程可否劃分為兩個或兩個以上的不同小過程，中間是否存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)，找出了轉(zhuǎn)折點(diǎn)就可以知道物體的前后過程是怎樣運(yùn)動了，如上題中彈力等于重力這一位置是個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以這個轉(zhuǎn)折點(diǎn)把小球的運(yùn)動分為兩個階段進(jìn)行分析.,牛頓第二定律的應(yīng)用（二）,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),課 前 熱 身,能力思維方法,延伸拓展,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),一、連接體問題 當(dāng)兩個或兩個以上的物體之間通過輕繩、輕桿相連或直接接觸一起運(yùn)動的問題. 二、整體法與隔離法 1.當(dāng)研究問題中涉及多個物體組成的系統(tǒng)時，通常把研究對象從系統(tǒng)中“隔離”出來，單獨(dú)進(jìn)行受力及運(yùn)動情況的分析.這叫隔離法. 2.系統(tǒng)中各物體加速度相同時，我們可以把系統(tǒng)中的物體看做一個整體.然后分析整體受力，由f=ma求出整體加速度，再作進(jìn)一步分析.這種方法叫整體法. 3.解決連接體問題時，經(jīng)常要把整體法與隔離法結(jié)合起來應(yīng)用.,課 前 熱 身,1.如圖3-4-1所示，靜止的a、b兩物體疊放在光滑水平面上，已知它們的質(zhì)量關(guān)系是mamb，用水平恒力拉a物體，使兩物體向右運(yùn)動，但不發(fā)生相對滑動，拉力的最大值為f1；改用水平恒力拉b物體，同樣使兩物體向右運(yùn)動，但不發(fā)生相對滑動，拉力的最大值為f2，比較f1與f2的大小，正確的是（a） a.f1f2 b.f1=f2 c.f1f2 d.無法比較大小,圖3-4-1,課 前 熱 身,2質(zhì)量分別為m1、m2的物塊用輕質(zhì)細(xì)繩相連跨接在一輕定滑輪上，已知m1m2，開始時用手托住m1，使m1、m2處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)把手突然抽出后，求繩中拉力大小. 【答案】分別對m1和m2同牛頓第二定律表述 即可解得t=(2m1m2g)/(m1+m2).,能力思維方法,【例1】如圖3-4-2所示，物體a放在物體b上，物體b放在光滑的水平面上，已知ma=6kg，mb=2kg，a、b間動摩擦因數(shù)=0.2.a物上系一細(xì)線，細(xì)線能承受的最大拉力是20n，水平向右拉細(xì)線，假設(shè)a、b之間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.在細(xì)線不被拉斷的情況下，下述中正確的是（g=10m/s2）(cd),圖3-4-2,能力思維方法,a.當(dāng)拉力f12n時，a靜止不動 b.當(dāng)拉力f12n時，a相對b滑動 c.當(dāng)拉力f=16n時，b受a摩擦力等于4n d.無論拉力f多大，a相對b始終靜止,能力思維方法,【解析】要判斷a、b是否有相對滑動，可假設(shè)f=f0時，a、b間的摩擦力達(dá)到最大值，求出此時拉力的數(shù)值f0，若ff0，則a、b有相對滑動；若ff0，則a、b無相對滑動. a、b間的最大靜摩擦力為f0=mag=0.2610=12n. 當(dāng)a、b間的靜摩擦力f=f0時，由牛頓第二定律得： 對b： mag=mba, a=mag/mb=0.2610/2=6m/s2；,能力思維方法,對a、b整體： f0=(ma+mb)a=(6+2)6=48n. 可見，f48n時，a、b均可保持相對靜止而一起做加速運(yùn)動 因細(xì)線能承受最大拉力為20n48n，故在細(xì)線不斷的情況下無論f多大，a、b總相對靜止 當(dāng)f=16n時， a、b共同運(yùn)動，則a=f/ma+mb=16/6+2=2m/s2, 此時f=mba=22=4n. 本題答案：cd,能力思維方法,【解題回顧】在判斷a、b間是否發(fā)生相對滑動時，不能主觀地認(rèn)為f0=f0.這是許多同學(xué)在解決此類問題時常犯的錯誤，請同學(xué)們仔細(xì)本會a、b相對滑動的條件。,能力思維方法,【例2】如圖3-4-3，物體m、m緊靠著置于動摩擦因數(shù)為的斜面上，斜面的傾角為，現(xiàn)施一水平力f作用于m，m、m共同向上加速運(yùn)動，求它們之間相互作用力的大小.,圖3-4-3,能力思維方法,【解析】因兩個物體具有相同的沿斜面向上的加速度，可以把它們當(dāng)成一個整體（看做一個質(zhì)點(diǎn)），其受力如圖3-4-4所示，建立圖示坐標(biāo)系：,圖3-4-4,能力思維方法,由fy=0， 有n1=（m+m）gcos+fsin ； 由fx=(m+m)a， 有fcos - f1-(m+m)gsin=(m+m)a， 且f1=n1 要求兩物體間的相互作用力， 應(yīng)把兩物體隔離.,能力思維方法,對m受力分析如圖3-4-5所示，,圖3-4-5,能力思維方法,由fy=0得n2-mgcos=0 由fx=ma得n-f2-mgsin=ma 且f2=n2 由以上聯(lián)合方程解得： n=（cos-sin）mf/(m+m). 此題也可以隔離后對m分析列式，但麻煩些.,能力思維方法,【解題回顧】若系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度相同，解題時先用整體法求加速度，后用隔離法求物體間的相互作用力.注意：隔離后對受力最少的物體進(jìn)行分析較簡潔此題也可沿f方向建立x軸，但要分解加速度a，會使計算更麻煩.,能力思維方法,【例3】如圖3-4-6，靜止于粗糙的水平面上的斜劈a的斜面上，一物體b沿斜面向上做勻減速運(yùn)動，那么，斜劈受到的水平面給它的靜摩擦力的方向怎樣？,圖3-4-6,能力思維方法,【解析】此類問題若用常規(guī)的隔離方法分析將是很麻煩的.把a(bǔ)和b看做一個系統(tǒng)，在豎直方向受到向下的重力和豎直向上的支持力；在水平方向受到摩擦力f，方向待判定. 斜劈a的加速度a1=0，物體b的加速度a2沿斜面向下，將a2分解成水平分量a2x和豎直分量a2y（圖3-4-7）,圖3-4-7,能力思維方法,對a、b整體的水平方向運(yùn)用牛頓第二定律fx外=m1a1x+m2a2x，得f=m2a2x f與a2x同方向 a受到的摩擦力水平向左. 此題還可做如下討論：（1）當(dāng)b勻速下滑時，f=0，（2）當(dāng)b減速下滑時，f向右.,能力思維方法,【解題回顧】若一個系統(tǒng)內(nèi)物體的加速度不相同，（主要指大小不同）又不需求系統(tǒng)內(nèi)物體間的互相作用力時，利用fx外=m1a1x+m2a2x,fy外=m1a1g+m2a2y+對系統(tǒng)列式較簡捷，因?yàn)閷ο到y(tǒng)分析外力，可減少未知的內(nèi)力，使列式方便，大大簡化了運(yùn)算，以上這種方法，我們把它也叫做“整體法”，用此種方法要抓住三點(diǎn)：（1）分析系統(tǒng)受到的外力；（2）分析系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度大小和方向；（3）建立直角坐標(biāo)系.分別在兩方向上對系統(tǒng)列出方程.,能力思維方法,【例4】一彈簧稱的稱盤質(zhì)量m1=1.5kg，盤內(nèi)放一物體p，p的質(zhì)量m2=10.5kg，彈簧質(zhì)量不計，其勁度系數(shù)k=800n/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖3-4-8所示，現(xiàn)給p施加一豎直向上的力f使從靜止開始向上做勻加速運(yùn)動，已知在最初0.2s內(nèi)f是變力，在0.2s后f是恒力，求f的最小值和最大值各為多少？,圖3-4-8,能力思維方法,【解析】未施加拉力時，系統(tǒng)處于平衡，故有 kx0=(m1+m2)g. 當(dāng)0t0.2s時，p勻加速上升的位移 x0-x=1/2at2. 當(dāng)t=02s時，p與稱盤分離（n=0），,能力思維方法,由牛頓第二定律f=ma得： 對稱盤：kx-m1g=m1a, 解得a=k(x0-1/2at2)-m1g/m1=6m/s2. 開始運(yùn)動時，彈簧壓縮量最大，f有最小值： fmin=(m1+m2)a=126=72n 當(dāng)n=0時f有最大值： fmax=m2（g+a）=10.516=168n,能力思維方法,【解題回顧】本例中對于兩物體分離的條件的判斷是難點(diǎn)，也是解題的關(guān)鍵.n=0時，彈簧沒有恢復(fù)原長.彈力方向向上.可以先分析m1對m2支持力的變化特點(diǎn).對整體：f+f彈-(m1+m2)g=(m1+m2)a,隨著彈簧彈力f彈減小，f增大.再對m2有f+fn-m2g=m2a，fn將隨f增大而減小，當(dāng)fn減小為0時，m2與m1分離.,延伸拓展,【例5】如圖3-4-9所示，a、b兩物體通過兩個滑輪連接，其質(zhì)量分別為m和m，光滑斜面的傾角為，繩的c端固定在斜面上.求a、b兩物體的加速度.,圖3-4-9,延伸拓展,【解析】因?yàn)閍、b兩物體的質(zhì)量m和m的具體數(shù)據(jù)不知道，故其加速度的方向很難確定，為了便于分析，需要對加速度的方向作一假設(shè)，現(xiàn)假設(shè)a物體的加速度方向沿斜面向下、b物體的加速度方向豎直向上，且規(guī)定此方向?yàn)檎?，作a、b兩物體受力分析圖，見圖3-4-10,圖3-4-10,延伸拓展,由牛頓第二定律知：mgsina-ta=maa, tb-mg=mab 依題意有ta=2tb，aa=1/2ab 故解得aa=(msina-2m)g/(m+4m), ab=2(msina-2m)g/(m+4m),延伸拓展,【解題回顧】本題可作如下討論： （1）當(dāng)msin2m時，aa0,其方向與假設(shè)的正方向相同； (2)當(dāng)msin=2m時，aa=ab=0,兩物體處于平衡狀態(tài)； (3)當(dāng)msin2m時，aa0，ab0，其方向與假設(shè)的正方向相反，即a物體的加速度方向沿斜面向上，b物體的加速度方向豎直向下.,牛頓第二定律的應(yīng)用（二）,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),課 前 熱 身,能力思維方法,延伸拓展,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),一、連接體問題 當(dāng)兩個或兩個以上的物體之間通過輕繩、輕桿相連或直接接觸一起運(yùn)動的問題. 二、整體法與隔離法 1.當(dāng)研究問題中涉及多個物體組成的系統(tǒng)時，通常把研究對象從系統(tǒng)中“隔離”出來，單獨(dú)進(jìn)行受力及運(yùn)動情況的分析.這叫隔離法. 2.系統(tǒng)中各物體加速度相同時，我們可以把系統(tǒng)中的物體看做一個整體.然后分析整體受力，由f=ma求出整體加速度，再作進(jìn)一步分析.這種方法叫整體法. 3.解決連接體問題時，經(jīng)常要把整體法與隔離法結(jié)合起來應(yīng)用.,課 前 熱 身,1.如圖3-4-1所示，靜止的a、b兩物體疊放在光滑水平面上，已知它們的質(zhì)量關(guān)系是mamb，用水平恒力拉a物體，使兩物體向右運(yùn)動，但不發(fā)生相對滑動，拉力的最大值為f1；改用水平恒力拉b物體，同樣使兩物體向右運(yùn)動，但不發(fā)生相對滑動，拉力的最大值為f2，比較f1與f2的大小，正確的是（a） a.f1f2 b.f1=f2 c.f1f2 d.無法比較大小,圖3-4-1,課 前 熱 身,2質(zhì)量分別為m1、m2的物塊用輕質(zhì)細(xì)繩相連跨接在一輕定滑輪上，已知m1m2，開始時用手托住m1，使m1、m2處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)把手突然抽出后，求繩中拉力大小. 【答案】分別對m1和m2同牛頓第二定律表述 即可解得t=(2m1m2g)/(m1+m2).,能力思維方法,【例1】如圖3-4-2所示，物體a放在物體b上，物體b放在光滑的水平面上，已知ma=6kg，mb=2kg，a、b間動摩擦因數(shù)=0.2.a物上系一細(xì)線，細(xì)線能承受的最大拉力是20n，水平向右拉細(xì)線，假設(shè)a、b之間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.在細(xì)線不被拉斷的情況下，下述中正確的是（g=10m/s2）(cd),圖3-4-2,能力思維方法,a.當(dāng)拉力f12n時，a靜止不動 b.當(dāng)拉力f12n時，a相對b滑動 c.當(dāng)拉力f=16n時，b受a摩擦力等于4n d.無論拉力f多大，a相對b始終靜止,能力思維方法,【解析】要判斷a、b是否有相對滑動，可假設(shè)f=f0時，a、b間的摩擦力達(dá)到最大值，求出此時拉力的數(shù)值f0，若ff0，則a、b有相對滑動；若ff0，則a、b無相對滑動. a、b間的最大靜摩擦力為f0=mag=0.2610=12n. 當(dāng)a、b間的靜摩擦力f=f0時，由牛頓第二定律得： 對b： mag=mba, a=mag/mb=0.2610/2=6m/s2；,能力思維方法,對a、b整體： f0=(ma+mb)a=(6+2)6=48n. 可見，f48n時，a、b均可保持相對靜止而一起做加速運(yùn)動 因細(xì)線能承受最大拉力為20n48n，故在細(xì)線不斷的情況下無論f多大，a、b總相對靜止 當(dāng)f=16n時， a、b共同運(yùn)動，則a=f/ma+mb=16/6+2=2m/s2, 此時f=mba=22=4n. 本題答案：cd,能力思維方法,【解題回顧】在判斷a、b間是否發(fā)生相對滑動時，不能主觀地認(rèn)為f0=f0.這是許多同學(xué)在解決此類問題時常犯的錯誤，請同學(xué)們仔細(xì)本會a、b相對滑動的條件。,能力思維方法,【例2】如圖3-4-3，物體m、m緊靠著置于動摩擦因數(shù)為的斜面上，斜面的傾角為，現(xiàn)施一水平力f作用于m，m、m共同向上加速運(yùn)動，求它們之間相互作用力的大小.,圖3-4-3,能力思維方法,【解析】因兩個物體具有相同的沿斜面向上的加速度，可以把它們當(dāng)成一個整體（看做一個質(zhì)點(diǎn)），其受力如圖3-4-4所示，建立圖示坐標(biāo)系：,圖3-4-4,能力思維方法,由fy=0， 有n1=（m+m）gcos+fsin ； 由fx=(m+m)a， 有fcos - f1-(m+m)gsin=(m+m)a， 且f1=n1 要求兩物體間的相互作用力， 應(yīng)把兩物體隔離.,能力思維方法,對m受力分析如圖3-4-5所示，,圖3-4-5,能力思維方法,由fy=0得n2-mgcos=0 由fx=ma得n-f2-mgsin=ma 且f2=n2 由以上聯(lián)合方程解得： n=（cos-sin）mf/(m+m). 此題也可以隔離后對m分析列式，但麻煩些.,能力思維方法,【解題回顧】若系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度相同，解題時先用整體法求加速度，后用隔離法求物體間的相互作用力.注意：隔離后對受力最少的物體進(jìn)行分析較簡潔此題也可沿f方向建立x軸，但要分解加速度a，會使計算更麻煩.,能力思維方法,【例3】如圖3-4-6，靜止于粗糙的水平面上的斜劈a的斜面上，一物體b沿斜面向上做勻減速運(yùn)動，那么，斜劈受到的水平面給它的靜摩擦力的方向怎樣？,圖3-4-6,能力思維方法,【解析】此類問題若用常規(guī)的隔離方法分析將是很麻煩的.把a(bǔ)和b看做一個系統(tǒng)，在豎直方向受到向下的重力和豎直向上的支持力；在水平方向受到摩擦力f，方向待判定. 斜劈a的加速度a1=0，物體b的加速度a2沿斜面向下，將a2分解成水平分量a2x和豎直分量a2y（圖3-4-7）,圖3-4-7,能力思維方法,對a、b整體的水平方向運(yùn)用牛頓第二定律fx外=m1a1x+m2a2x，得f=m2a2x f與a2x同方向 a受到的摩擦力水平向左. 此題還可做如下討論：（1）當(dāng)b勻速下滑時，f=0，（2）當(dāng)b減速下滑時，