兩類動力學問題

1、牛頓運動定律的應用兩類動力學問題一、引入本單元應以牛頓第二定律為核心，要求學生熟練掌握之.然而，關(guān)于物體的“慣性”和作用力與反作用力關(guān)系及判斷，學生也是極易出錯的，因此也要求熟練掌握.二、教學過程1.加深對牛頓第二定律的理解對定律中三個關(guān)鍵字的理解“受”是指物體所受的力，而非該物體對其他物體所施加的力?！昂稀笔侵肝矬w所受的所有外力的合力，而非某一分力或某些分力的合力“外”是指物體所受的外力，而非內(nèi)力（即物體內(nèi)部各部分間的相互作用力，如一列火車各車廂間的拉力）。牛頓第二定律確定了三個關(guān)系大小關(guān)系：aE,加速度的大小與物體所受的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比.m方向關(guān)系：加速度的方向與合外力的方

2、向相同.單位關(guān)系：F=kma中，只有當公式兩邊的物理量均取國際單位制中的單位時，比例系數(shù)k才等于1,公式才可簡化為F合=ma。牛頓第二定律反映了加速度和力的五條性質(zhì)同體性F合、m和a都是相對于同一物體而言的.矢量性一一牛頓第二定律是一個矢量式，求解時應先規(guī)定正方向.獨立性一一作用在物體上的每個力都將獨立地產(chǎn)生各自的加速度，合外力的加速度即是這些加速度的矢量和.同時性:一一加速度隨著合外力的變化而同時變化.瞬時性一一牛頓第二定律是一個瞬時關(guān)系式，它描述了合外力作用的瞬時效果.如果合外力時刻變化，則牛頓第二定律反映的是某一時刻加速度與力之間的瞬時關(guān)系.力、加速度和速度的關(guān)系關(guān)于力、加速度和速度的關(guān)

3、系，正確的結(jié)論是：加速度隨力的變化而變化，但力（或加速度）和速度并沒有直接的關(guān)系，其變化規(guī)律需根據(jù)具體情況分析。例如，在簡諧運動中，回復力、加速度最大時，振子的速度為零；而回復力、加速度為零時，振子的速度最大.2.什么樣的問題是“牛頓第二定律”的應用問題（即物理問題的歸類）凡是求瞬時力及其作用效果的問題；判斷質(zhì)點的運動性質(zhì)的問題（除根據(jù)質(zhì)點運動規(guī)律判斷外）都屬“牛頓第二定律”的應用問題.動力學的兩類基本問題即：由受力情況判斷物體的運動狀態(tài)；由運動情況判斷的受力情況解決這兩類基本問的方法是，以加速度（a）為橋梁，由運動學公式和牛頓定律列方程求解。3.牛頓定律的應用【物體的動力學圖景】連接體問題圖

4、景用輕繩連接(1)由受力情況判斷物體的運動狀態(tài)在受力情況已知的情況下，要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的運動速度或位F= ma）求出移。處理這類問題的基本思路是：先求出幾個力的合力，由牛頓第二定律(加速度，再由運動學的有關(guān)公式求出速度或位移。解題步驟：(1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點。如果是比較復雜的問題，應該明確整個物理現(xiàn)象是由幾個物理過程組成的，找出相鄰過程的聯(lián)系點，再分別研究每一個物理過程。(2)根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研究對象，進行受力分析，畫出受力圖示意圖，圖中應注明力、速度、加速度的符號和方向，對每一個力都要明確施力物體和受力物體，以免分析力時有所遺漏或無中生

5、有。(3)應用牛頓運動定律和運動學公式解，通常用表示物理量的符號運算，解出所求物理量的表達式來，然后，將已知物理量的數(shù)值及單位代入，通過運算求出結(jié)果。【例1】一個質(zhì)量為2Kg的物體放在水平面上，它與水平面間的動摩擦因數(shù)科=0.2，物體受到5N的水平拉力作用，/F由初速度vo=5m/s開始運動，求第4秒內(nèi)物體的位移(g取10m/s2)圖1【鞏固練習1】質(zhì)量為12kg的箱子放在水平地面上，箱子和地面的滑動NF摩擦因數(shù)為0.3,現(xiàn)用傾角為37的60N力拉箱子，如圖所示，3s末撤去拉力，則撤去拉力時箱子的速度為多少？箱子繼續(xù)運動多少時間而靜止？(2)由運動求情況判斷受力情況對于第二類問題，在運動情況已

6、知情況下，要求判斷出物體的未知力的情況，其解題思路一般是：已知加速度或根據(jù)運動規(guī)律求出加速度，再由第二定律求出合力，從而確定未知力，至于牛頓第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法則(平行四邊形法則)或正交分解法。a=2m/s 2沿斜面向上滑動.已=37° .問(1)B物體所受的摩【例2】如圖4所示，B物塊放在A物塊上面一起以加速度知A物塊質(zhì)量M=10kg,B物塊質(zhì)量為m=5kg,斜面傾角0擦力多大？(2)B物塊對A物塊的壓力多大?【例3】如圖4所示，有一箱裝得很滿的土豆，以一定的初速度在摩擦因|數(shù)的幫你平地面上做勻減速運動，(不計其它外力及空氣阻力)，則其中一個質(zhì)量為研胃A受其它土

7、豆對它的總作用力大小應是()4A.mgB.mgmg圖6C.mg711R分析與解1像本例這種物體系的各部分具有相同加速度的問題，我們可以視其為整體，求關(guān)鍵信息，如加速度，再根據(jù)題設要求，求物體系內(nèi)部的各部分相互作用力。選所有土豆和箱子構(gòu)成的整體為研究對象，其受重力、地面支持力和摩擦力而作減速運動，且由摩擦力提供加速度，則有mg=ma,a=g。而單一土豆A的受其它土豆的作用力無法一一明示，但題目只要求解其總作用力，因此可以用等效合力替代，它的受力分析如圖3-3-5所示,由矢量合成法則，得F總=J(ma),(mg)2mgj*1因此答案C正確。點評：整體法與隔離法交替使用，是解決這種加速度相同的物體系

8、物體運動的一般方法。而整體法主要是用來求解物體系受外部作用力或整體加速度，隔離法則主要是用來求系統(tǒng)內(nèi)各部分的相互作用力?！眷柟叹毩?】如圖7所示，物塊質(zhì)量為m=2kg,光滑斜面傾角為。=30。.問：(1)當斜面以a1=2m/s2向右運動時繩的拉力多大？(Ti=?)(2)當斜面以a2=20m/s2向右運動時繩的拉力多大？(丁2=?)練習j1.豎直向上拋出的物體，最后又落回原處，若考慮空氣阻力，且阻力在整個過程/火/不變，則物體1nA.上升過程的加速度大小一定大于下降過程的加速度的大小,B.上升過程最后1s內(nèi)位移的大小一定等于下降過程中最初忑京標用BC.上升過程所需要的時間一定小于下降過程所需要的

9、時間D.上升過程的平均速度一定大于下降過程的過程的平均速度2. 一物體由靜止沿傾角為0的斜面下滑，加速度為a;若給此物體一個沿斜面向上的初速度vo,使其上滑，此時物體的加速度可能為A.aB.2aC.2gsinaD.2gsin+a3 .質(zhì)量為m的物體，放在粗糙水平面上，在水平拉力F作用下由靜止開始運動，經(jīng)過時間t,速度達到v,如果要使物體的速度達到2v,可采用以下方法的是A.將物體質(zhì)量變?yōu)閙/2,其他條件不變B.將水平拉力增為2F,其他條件不變C.將時間增為2t,其他條件不變D.將質(zhì)量、作用力和時間都增為原來的2倍4 .如圖1所示，電梯與地面的夾角為30,質(zhì)量為m的人站在電梯上。當電梯斜向上作勻

10、加速運動時，人對電梯的壓力是他體重的1.2倍，那么，電梯的加速度a的大小和人與電梯表面間的靜摩擦力f大小分別是A.a=g/2B.a=2g/5C.f=2mg/5D.f=j3mg/55.如圖2所示，固定在小車上的折桿A=,B端固定一個質(zhì)量為m的小球，若小車向右的加速度為a,則AB桿對小球的作用力F為A.當a=0時，F(xiàn)=mg/cos,方向沿AB桿B.當a=gtg時，F(xiàn)=mg/cos,方向沿AB桿C.無論a取何值，F(xiàn)都等于mjg一算，方向都沿AB桿D.無論a取何值，F(xiàn)都等于mjg2a,6.圖3為一個物體作直線運動的v-t圖線,2s內(nèi)、第3s內(nèi)所受合力分別為Fi、F2、F3,A.曰、F2、F3大小相等，

11、方向相同B. Fi、F2是正的，F(xiàn)3是負的方向不一定沿AB桿若物體在第1s內(nèi)、第 則C. F1是正白1F2、F3為零D. Fi、F2、F3大小相等，F(xiàn)1與F2、F3方向相反7 .如圖4所示，吊籃A、物體B、物體C的質(zhì)量相等，彈簧質(zhì)量不計，彈簧兩端，放在吊籃的水平底板上靜止不動。將懸掛吊籃的輕繩剪斷的瞬間A.吊籃A的加速度大小為g8 .物體B的加速度大小為零C.物體C的加速度大小為3g/2D.A、B、C的加速度大小都等于g8 .如圖5所示，彈簧左端固定，右端自由伸長到O點并系住物體m,現(xiàn)將彈簧壓縮到A點，然后釋放，物體一直可以運動到B點，如果物體B和C分別固定在受到的阻力恒定，則A.物體從A到。點先加速后減速B.物體運動到O點時所受的合外力為零，速度最大C.物體從A到。加速運動，從。到B減速運動D.物體從A到O的過程加速度逐漸減小9 .物體在受到與其初速度方向一致的合外力F的作用下作直線運動，合外力F的大小隨時間t的改變情況如圖6所示，則物體的速度：（）A.先變小