（高一物理）第03章第05節(jié)牛二應用教案06 人教版

1、第03章第05節(jié)牛二應用教案06 人教版 目的：1、掌握應用牛頓定律分析力和運動關系問題的基本方法。2、培養(yǎng)學生分析解決問題的能力。重點：受力分析、運動和力關系的分析。難點：受力分析、運動和力關系的分析。方法：啟發(fā)思考總結歸納、講練結合。過程：一、知識點析：1 牛頓第二定律是在實驗基礎上總結出的定量揭示了物體的加速度與力和質(zhì)量的關系。數(shù)學表達式：F=ma或 FxMaxFy=may理解該定律在注意：（1）。瞬時對應關系；（2）矢量關系；（3）。2 力、加速度、速度的關系：（1） 加速度與力的關系遵循牛頓第二定律。（2） 加速度一與速度的關系：速度是描述物體運動的一個狀態(tài)量，它與物體運動的加速度沒

2、有直接聯(lián)系，但速度變化量的大小加速度有關，速度變化量與加速度（力）方向一致。（3） 力與加速度是瞬時對應關系，而力與物體的速度，及速度的變化均無直接關系。v=at，v=v0+at，速度的變化需要時間的積累，速度的大小還需考慮初始情況。二、例題分析：例1。一位工人沿水平方向推一質(zhì)量為45mg的運料車，所用的推力為90N，此時運料車的加速度是1.8m/s2,當這位工人不再推車時,車的加速度?！纠?】物體從某一高度自由落下，落在直立于地面的輕彈簧上，如圖3-2所示，在A點物體開始與彈簧接觸，到B點時，物體速度為零，然后被彈回，則以下說法正確的是：A、物體從A下降和到B的過程中，速率不斷變小B、物體從

3、B上升到A的過程中，速率不斷變大C、物體從A下降B，以及從B上升到A的過程中，速率都是先增大，后減小D、物體在B點時，所受合力為零【解析】本題主要研究a與F合的對應關系，彈簧這種特殊模型的變化特點，以及由物體的受力情況判斷物體的運動性質(zhì)。對物體運動過程及狀態(tài)分析清楚，同時對物體正確的受力分析，是解決本題的關鍵，找出AB之間的C位置，此時F合=0，由AC的過程中，由mgkx1，得a=g-kx1/m，物體做a減小的變加速直線運動。在C位置mg=kxc,a=0，物體速度達最大。由CB的過程中，由于mgkx2,a=kx2/m-g，物體做a增加的減速直線運動。同理，當物體從BA時，可以分析BC做加速度度

4、越來越小的變加速直線運動；從CA做加速度越來越大的減速直線運動。C正確。【評析】由物體的受力情況判斷物體的運動性質(zhì)，是牛頓第二定律應用的重要部分。彈簧是使物體受力連續(xù)變化的模型，在物理問題（特別是定性判斷）中經(jīng)常應用。其應用特點是：找好初末兩態(tài)，明確變化過程?！纠?】以初速度V0豎直上拋一個質(zhì)量為m的物體，設物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變，物體經(jīng)過時間t到達最高點。求：（1）物體由最高落回原地所用時間t1。（2）物體落回原地時的速度v1的大小?！窘馕觥课矬w的運動分為上升階段和下降階段，再分析物體的受力情況和運動情況。上升階段物體受重力mg和空氣阻力f，方向都向下，其中f大小未知，通過已知

5、物體的運動情況，求出加速度a，再求解空氣阻力f。下降階段物體受重力mg,方向向下，空氣阻力f方向向上，空氣阻力f上面已求出，由物體受力情況求出物體下降階段的加速度a1，且初速度v01=0.再根據(jù)上升階段，求出上升最大高度h，那么落地時間t1及速度v1均可求出。上升階段，由牛頓第二定律得： mg+f=ma.(1)最高點速度為零，由勻變速直線運動公式，得：v1=v0-at.(2)設最大高度為h，v12=v02-2ah.(3)解式（1）（2）（3）可得f=mv0/t-mg,h=vot/2下降階段，物體加速度a1，方向向下，由牛頓第二定律得到：mg-f=ma1.(4)阻力f代入（4）式下降階段是初速為

6、零的均加速直線運動。代入h的數(shù)值。【例4】質(zhì)量為m=2kg的木塊原來靜止在粗糙水平地面上，現(xiàn)在第1、3、5.奇數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向向右，大小為F1=6N的水平推力，在第2、4、6.偶數(shù)秒內(nèi)，給物體施加方向仍向右，大小為F2=2N的水平推力，已知物體與地面間的摩擦因數(shù)=0.1，取g=10m/s2，問：（1）木塊在奇數(shù)秒和偶數(shù)秒內(nèi)各做什么運動？（2）經(jīng)過多長時間，木塊位移的大小等于40.25m？【解析】以木塊為研究對象，它在豎直方向處于力平衡狀態(tài)，水平方面受到推力F1（或F2）和摩擦力f的作用，根據(jù)牛頓第二定律可判斷出木塊在奇數(shù)秒和偶數(shù)秒的運動情況，結合運動學公式，即可求出運動時間。（1）木塊在奇

7、數(shù)秒內(nèi)的加速度為木塊在偶數(shù)秒內(nèi)的加速度為所以，木塊在奇數(shù)秒內(nèi)做a1=2m/s2的勻加速直線運動，在偶數(shù)秒內(nèi)作勻速直線運動。（2）在第1s內(nèi)木塊向右的位移為至第1s末木塊的速度在第2s內(nèi)，木塊以第1S末的速度向右作勻速運動，在第2S內(nèi)木塊的位移為S2=V1t=21m=2m至第2S末木塊的速度V2=V1=2m/s在第3S內(nèi)，木塊向右做初速等于2m/s的勻加速運動，在第3S內(nèi)的位移為至第3S末木塊的速度在第4S內(nèi)，木塊以第3S末的速度向右做勻速運動，在第4S內(nèi)木塊的位移為至第4S末木塊速度V4=V3=4m/s 由些可見，從第1S起，連續(xù)各秒內(nèi)木塊的位移是從1開始的一個自然數(shù)列，因此，在ns的總位移為

8、當Sn=40.25m時，n的值為8n（M+m ）g B、F=mmg C、F=（M+m）g D、mgFfm，（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N減小了，即發(fā)生了失重現(xiàn)象，故物體運動的加速度必然豎直向下，所以木箱的運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動，由于慣性原因，木塊必然向中滑動，故D正確。綜合上述，正確答案應為A、B、D?！纠?】如圖3-11所示，一細線的一端固定于傾角為45度的光滑楔形滑塊A的頂端p處，細線的另一端栓一質(zhì)量為m的小球，當滑塊以2g的加速度向左運動時，線中拉力T等于多少？【解析】當小球貼著滑

9、塊一起向左運動時，小球受到三個力作用：重力mg、線中拉力T，滑塊A的支持力N，如圖3-12所示，小球在這三個力作用下產(chǎn)生向左的加速度，當滑塊向左運動的加速度增大到一定值時，小球可能離開斜面，滑塊的支持力變?yōu)榱?，小球僅受重力和拉力兩個力作用離開斜面，滑塊的支持力變?yōu)榱?，小球僅受重力和拉力兩個力作用。由于加速度a=2g時，小球的受力情況未確定，因此可先找出使N=0時的臨界加速度，然后將它與題設加速度a=2g相比較，確定受力情況后即可根據(jù)牛頓第地定律列式求解。根據(jù)小球貼著滑塊運動時的受情況，可列出水平方向和豎直方向的運動方程分別為 聯(lián)立兩式，得若小球?qū)瑝K的壓力等于零，即就作N=0，滑塊的加速度至少

10、就為可見，當滑塊以a=2g加速度向左運動時，小球已脫離斜面飄起，此時小球僅受兩個力作用：重力mg、線中拉力T。設線與豎直方向間夾角為，同理由牛頓第二定律得 聯(lián)立兩式得【評析】如果沒有對臨界狀態(tài)作出分析，直接（1）、（2）兩式聯(lián)立得線中拉力這就錯了！【例3】如圖3-13所示，長1=75cm的靜止的直筒中有一不計大小的小球，筒的質(zhì)量3.5kg球的質(zhì)量0.5kg，現(xiàn)對筒施加一豎直向下的恒力作用，使筒豎直向下運動，徑t=0.5秒時間，小球恰好躍出筒口，求：對筒施加的恒力大小為多少？（g取10m/s2）【解析】筒在重力及拉力共同作用下做初速度為零的勻加速運動，設加速度為a，小球做自由落體運動。設在時間t

11、內(nèi)，小球與筒的位移分別為h1、h2，（球大小不計）幾何關系如圖3-14所示，由運動學規(guī)律得， 又l=h1-h2，所以解得a=16m/s2再對筒應用牛頓第二定律，可得F+Mg=Ma將M、a的數(shù)值代入解得F=21N【評析】分析動力學與運動學的綜合問題，需注意對物體運動過程的分析及運動性質(zhì)的判斷，以便正確地建立動力學方程及選取恰當?shù)倪\動學公式，從而完成求解。【例10】如圖2-2-11甲所示，傳送帶與地面傾角=37度，從AB長度為16m，傳送帶以10m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端A無初速度地放一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5，求物體從A運動到B所需要時間是多少？（g

12、取10m/s2，sin37=0.6）【解析】物體放在傳送帶上后，開始階段，由于傳送帶的速度大于物體的速度，傳送帶給物體一沿傳送帶向下的滑動摩擦力，物體受合力方向沿傳送帶向下，物體由靜止加速。物體加速至與傳送帶速度相等時，由于,物體在重力作用下繼續(xù)加速運動，當物體速度大于傳送帶速度時，傳送帶給物體沿傳送帶向上的滑動摩擦力，但合力仍沿傳送帶向下，物體繼續(xù)加速下滑，直至傳送帶的B端。開始階段，物體受力情況如圖2-2-11乙所示，由牛頓第二定律得 a1=10(0.6+0.50.8)=10m/s2物體加速至與傳送帶速度相等需要時間t1=V/a1=10/10=1S物體速度大于傳送帶速度后，物體受力情況如圖

13、2-2-11丙所示，由牛頓第二定律得 a2=2m/s2設后一階段物體滑至底端所用的時間為t2，由解得t2=1s,(t2=-11s舍去)所以物體由AB的時間t=t1-t2=2s.【解題回顧】（1）審題時應注意由題給條件作必要的定性分析或半定量分析，由本題中給出和值可作出判斷：當tg時，物體在加速至與傳送帶速度相同后，將與傳送帶相對靜止一起勻速運動；當tg時，物體在獲得與傳送帶相同的速度后仍將繼續(xù)加速。（2）通過此題可以進一步體會到，滑動摩擦力的方向不總是阻礙物體的運動，而是阻礙物體間的相對運動，它可能是動力，也可能是阻力。鞏固練習：1、質(zhì)量分別為mA和mB的兩個小球，同一根輕彈簧聯(lián)結后用細線懸掛

14、在頂板下（如圖3-16）當細線被剪斷的瞬間，關于兩球下落加速的說法中，正確的是：A、B、 C、 D、2、物體作直線運動的vt圖線如圖3-17所示，若第1 s內(nèi)所受合力為F1，第2S內(nèi)所受合力為F2，第3S內(nèi)所受合力為F3，則A、 F1、F2、F3大小相等，F(xiàn)1與F2和F3方向相反B、F1、F2、F3大小相等，方向相同C、F1、F2是正的，F(xiàn)3是負的D、F1是正的，F(xiàn)2、F3為零3、如圖3-18所示，在水平地在上放一傾角為的光滑斜面M，斜面上放一物塊m，使斜面體水平向右運動，m可能相對M靜止的條件是A、斜面體做勻速直線運動B、斜面體做勻加速直線運動，加速度大小為gsinC、斜面體做勻加速直線運動

15、，加速度為gtgD、斜面體做勻加速直線運動，加速度為gcos4、如圖3-19所示，位于水平地面上的質(zhì)量為M的小木塊，在大小為F、方向與水平方向成角的拉力作用下，沿地面作加速運動，若木塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為，則木塊的加速度為A、F/M B、Fcos/M C、(Fcos-Mg)/MD、Fcos-(Mg-Fsin)/M5、如圖3-20所示，一個質(zhì)量為m的物體原來沿著滑動摩擦系數(shù)為的固定斜面勻加速下滑，加速度大小為a，現(xiàn)對該物體施加一個豎直向下恒力F，則該物體沿斜面下滑的加速度大小為 .6、如圖3-21所示，圓環(huán)質(zhì)量為M，經(jīng)過環(huán)心的豎直細鋼絲AB以初速V0從A點豎直上拋出，致使環(huán)對地面剛好無壓力，

16、則小球上升的加速度 ，及小球能達到的最大高度 （球不會碰到B點）7、質(zhì)量為M，長為L的木板放在光滑斜面上，如圖3-22所示，為使木板相對斜面靜止，質(zhì)量為m的人應以 加速在木板上跑動，若使人相對斜面靜止，人在木板上跑動時，木板的加速度應為8、總質(zhì)量為M的熱氣球由于故障在高空以勻速速度V豎直下降，為了阻止繼續(xù)下降，在t=0時刻，從熱氣球中釋放了一個質(zhì)量為m的沙袋，不計空氣阻力，當t= 時熱氣球停止下降，這時沙袋的速度為 （此時沙袋尚未著地）9、如圖3-23所示，光滑球恰好放在木塊的圓孤槽中，它的左邊的接觸點為A，槽的半徑為R，且OA與水平線在角，通過實驗知道：當木塊的加速度過大時，球可以從槽中滾出

17、，圓球的質(zhì)量為m，木塊的質(zhì)量為M，各種摩擦及繩和滑輪的質(zhì)量不計，則木塊向右的加速度最小為多大時，球才離開圓槽。10、用細繩系住一個位于深h的井底的物體，使它勻變速向上提起，提到井口時的速度恰好為零，設細繩能承受的最大拉力為T，試求把物體提至井口的最短時間。作業(yè)布置：1、為了安全，在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離。已知某高速公路的最高限速V=120km/h。假設前方車輛突然停止，后車司機從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操縱剎車，到汽車開始減速所經(jīng)歷的時間（即反應時間）t=0.50s.剎車時汽車受到阻力f的大小為汽車重力的0.4倍。該高速公路上汽車間的距離s至少應為多少？取重力加速度g=10m/s2.拓展

18、練習：1、（1）如圖3-24所示，質(zhì)點自一圓環(huán)的最高點A沿不同傾角的光滑軌道由靜止滑到圓環(huán)上其它各點，試證明：雖然軌道傾角不同，但所需時間相等。（2）試用（1）得出的結論說明：如有一質(zhì)點自傾角為a的斜面上方的定點O沿光滑斜槽OP從靜止開始下滑，為使質(zhì)點在最短時間內(nèi)從O點到達斜面，則斜槽與豎直方向的夾角應等于多少？（圖3-25）課題：牛頓定律的應用（四）目的：掌握牛頓第二定律的一些重要方法，提高綜合應用牛頓第二定律的能力。重點：物理過程的分析、物理模型的建立。難點：物理過程的分析、物理模型的建立。方法：啟發(fā)思維、講練結合。過程：一、連接體問題1、連接體與隔離體：兩個或幾個物體相連接組成的物體系統(tǒng)

19、為連接體。如果把其中某個物體隔離出來，該物體即為隔離體。2、連接體問題的處理方法（1）整體法：連接體的各物體如果有共同的加速度，求加速度可把連接體作為一個整體，運用牛頓第二定律列方程求解。（2）隔離法：如果要求連接體間的相互作用力，必須隔離出其中一個物體，對該物體應用牛頓第二定律求解，此方法為隔離法。隔離法目的是實現(xiàn)內(nèi)力轉(zhuǎn)外力的，解題要注意判明每一隔離體的運動方向和加速度方向。（3）整體法解題或隔離法解題，一般都選取地面為參照系。整體法和隔離法是相對統(tǒng)一，相輔相成的，本來單用隔離法就可以解決的問題，但如果這兩種方法交叉使用，則處理問題十分方便。例如當系統(tǒng)中各物體有共同加速度，要求系統(tǒng)中某兩物體

20、間的作用力時，往往是先用整體法求出加速度，再用隔離法求出兩物體間的相互作用力。4、用隔離法解連接體問題時，容易產(chǎn)生一些錯誤的想法。（1）例如F推M及m一起前進（如圖3-26所示）隔離m分析其受力時，如果認為F通過物體M作用到m上，那就錯了。（2）用水平力F通過質(zhì)量為m的彈簧秤拉物體M在光滑水平面上加速運動時（如圖3-27所示）（不考慮秤的重力），往往會認為彈簧秤對物塊M拉力也一定等于F，實際上此時彈簧秤拉物體M的力F1=F-ma，顯然F1F2，則物體，施于2的作用力的在大小為A、 1 B、F2C、（F1+F2）/2 D、（F1-F2）/22、電梯內(nèi)有一質(zhì)量為m的物體，用細線掛在天花板上，當電梯

21、以g/3的加速度豎直向下加速運動時，細線對物體的拉力為A、2mg/3 B、mg/3 C、4mg/3 D、mg3、 如圖3-36所示，用水平力F接著三個物體在光滑的水平面上一起運動，現(xiàn)在中間物體上另置一小物體，且拉力F不變，那么中間物體兩端繩的拉力大小Ta和Tb的變化情況是A、Ta 增大，Tb減小 B、Ta 增大，Tb增大C、Ta 減小，Tb增大 D、Ta減小，Tb減小4、如圖3-37所示，一根輕質(zhì)彈簧上端固定，下端掛一質(zhì)量為m0的平盤，盤中有一物體，質(zhì)量為m，當盤靜止時，彈簧的長度比其自然長度伸長L，今向下拉盤使彈簧再伸長L后停止，然后松手放開，設彈簧總處在彈性限度以內(nèi)，則剛松開手時盤對物體的

22、支持力等于A、 B、 C、 D、5、如圖3-38所示物體m1=2kg,m2=3kg，放在光滑水平面上，用一條能承受6N的拉力的線相連，現(xiàn)用水平力F拉物體m1或m2使物體運動起來且不致將線拉斷，則F的最大值為 N，方向水平 。6、一質(zhì)量為M，傾角為的楔形木塊，靜置在水平桌面上，與桌面間的動摩擦因數(shù)為，一物塊質(zhì)量為m，置于楔形木塊的斜面上，物塊與斜面的接觸是光滑的，為了保持物塊相對斜面靜止，可用一水平力F推楔形木塊，如圖3-39所示，此水平力的大小等于 .7、在臺秤的托盤上放著一個傾角為，質(zhì)量為M的斜面體和一個質(zhì)量為m的物體，當物體沿斜面無摩擦下滑時，臺秤的讀數(shù)為 。8、如圖3-40所示，質(zhì)量為M的小木箱與墻