第4章 专题3 牛顿第二定律的综合应用-（课件PPT）2023-2024学年高一新教材物理必修第一册【勤径学升·同步练测】（人教版）

第四章　运动和力的关系 专题三　牛顿第二定律的综合应用 第四章　运动和力的关系 学习目标 1．会用整体法和隔离法分析动力学的连接体问题。 2．会分析牛顿定律的瞬时问题，掌握瞬时变化的两种模型。 3．会分析滑块－木板模型。 第四章　运动和力的关系 一、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。 互动探究解疑难 第四章　运动和力的关系 3．解决连接体问题的两种方法 第四章　运动和力的关系 [例1]　(多选)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A、B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A、B、C由图示位置静止释放后(　　) 第四章　运动和力的关系 第四章　运动和力的关系 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。 第四章　运动和力的关系 二、瞬时加速度问题 1．两类模型 (1)刚性绳(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间。 (2)弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳)，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变。 第四章　运动和力的关系 2．受力条件变化时瞬时加速度的求解思路 (1)分析原状态(给定状态)下物体的受力情况，求出各力大小(若物体处于平衡状态，则利用平衡条件；若处于加速状态则利用牛顿运动定律)。 (2)分析当状态变化时(烧断细绳、剪短弹簧、抽出木板、撤去某个力等)，哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力、发生在被撤去物体接触面上的弹力都立即消失)。 (3)求物体在状态变化后所受的合外力，利用牛顿第二定律求出瞬时加速度。 第四章　运动和力的关系 [例2]　如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m，2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。重力加速度大小为g，则有(　　) 第四章　运动和力的关系 [思路引导]　(1)支托1、2的木板突然抽出的瞬间，连接1、2的轻质杆弹力发生突变，1、2作为一个整体有自由下落的趋势。 (2)支托3、4的木板突然抽出的瞬间，连接3、4的弹簧弹力不会发生突变，物块3的合外力仍为0。物块4只受弹力和自身重力两个力作用。 第四章　运动和力的关系 [答案]　C 第四章　运动和力的关系 三、滑块——木板模型 1．分析“板块”模型时要抓住一个转折和两个关联： 第四章　运动和力的关系 2．两种类型 类型图示 规律分析 木板B带动物块A，物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板左端时二者速度相等，则位移关系为xB＝xA＋L 物块A带动木板B，物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板右端时二者速度相等，则位移关系为xB＋L＝xA 第四章　运动和力的关系 [例3]　如图所示，物块A、木板B的质量均为m＝10 kg，不计A的大小，B板长L＝3 m。开始时A、B均静止。现使A以某一水平初速度从B的最左端开始运动。已知A与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为μ1＝0.3和μ2＝0.1，g取10 m/s2。 (1)若物块A刚好没有从B上滑下来，则A的初速度是多大？ 第四章　运动和力的关系 第四章　运动和力的关系 第四章　运动和力的关系 (2)若把木板B放在光滑水平面上，让A仍以(1)问中的初速度从B的最左端开始运动，A能否与B脱离？最终A和B的速度各是多大？ 第四章　运动和力的关系 第四章　运动和力的关系 1．(连接体问题)如图所示，在光滑地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M，木块质量是m，外力大小是F，木块和小车之间动摩擦因数是μ，则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是(　　) 随堂巩固促应用 第四章　运动和力的关系 答案　B 第四章　运动和力的关系 2．(瞬时加速度问题)如图所示，质量相等的三个物体A、B、C，A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相