第五章 拓展课四 牛顿运动定律应用中的经典模型（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（鲁科版2019）

拓展课四　牛顿运动定律应用中的经典模型 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.知道应用整体法和隔离法解决牛顿运动定律问题． 2．知道连接体问题、瞬时性问题、传送带及板块模型问题． 1.会用整体法和隔离法分析动力学的连接体问题． 2．会分析物体受力的瞬时变化，掌握瞬时变化问题的两种模型. 3．会对传送带上的物体进行受力分析，能正确解答传送带上的物体的运动问题． 4．能正确运用牛顿运动定律处理滑块—木板模型问题． 通过牛顿运动定律、整体法和隔离法的应用， 体会物理知识的实际应用价值． 探究点一　连接体问题　(科学思维之提升) ►要点归纳 1．连接体：两个或两个以上相互作用的物体组成的整体叫连接体．这几个物体具有相同的加速度，或上下叠放在一起，或前后挤靠在一起、或通过细绳、轻弹簧等连在一起．在求解连接体问题时要灵活选择整体法与隔离法． 2．整体法：把整个连接体系统看作一个研究对象，分析整体所受的外力，运用牛顿第二定律列方程求解．其优点在于它不涉及系统内各物体之间的相互作用力． 3．隔离法：把系统中某一物体(或一部分)隔离出来作为一个单独的研究对象，进行受力分析，列方程求解．其优点在于将系统内物体间相互作用的内力转化为研究对象所受的外力，容易看清单个物体(或一部分)的受力情况或单个过程的运动情形． 4．整体法与隔离法的选用 求解各部分加速度都相同的连接体问题时，要优先考虑整体法；如果还需要求物体之间的作用力，再用隔离法．求解连接体问题时，随着研究对象的转移，往往两种方法交替运用．一般的思路是先用其中一种方法求加速度，再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合力．无论运用整体法还是隔离法，解题的关键还是在于对研究对象进行正确的受力分析． ►对点例练 (2021·兰州市第二十七中学高一期末)如图，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1，跟物体1相连接的绳与竖直方向成θ角不变，下列说法中正确的是(　　) A．车厢的加速度大小为g sin θ B．绳对物体1的拉力为m1g cos θ C．车厢底板对物体2的支持力为(m2－m1)g D．物体2受车厢底板的摩擦力为m2g tan θ D　解析：A、B．以物体1为研究对象，分析受力情况如图所示 根据牛顿第二定律得m1g tan θ＝m1a 解得a＝g tan θ 则车厢的加速度也为g tan θ. T＝ 故A、B错误； C、D．以物体2为研究对象，分析受力如图 根据牛顿第二定律得N＝m2g－T＝m2g－ f＝m2a＝m2g tan θ 故C错误，D正确．故选D． [训练1] (2021·黄石市第三中学高一月考)如图所示，沿水平面运动的小车里，用两根轻质细线A、B悬挂一个小球，小车光滑底板上有一个用轻质弹簧拴着的物块，已知两根悬线与竖直方向夹角均为θ＝30°，弹簧处于拉伸状态，小球和物块质量均为m，均相对小车静止，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．小车一定水平向右做匀加速运动 B．两根轻细线的拉力都不可能为0 C．两根细线的拉力有可能相等 D．弹簧的弹力大小可能为 mg D　解析：A．因弹簧处于拉伸状态，则弹簧B对物体一定有向右的弹力，因此整体有向右的加速度，然而小车不一定向右加速，也可能向左减速，故A错误； B．由弹簧受力可知，小球有向右的加速度，则两根细线的合力不为0，当加速度为a＝gtan 30°＝g 方向水平向右时，其中左边绳子的拉力为0，故B错误； C．若两根细线的拉力相等，根据力的合成与分解法则，及牛顿第二定律，则小球的加速度为0，则弹簧不会处于拉伸状态，不符合题意，故C错误； D．若小车的加速度为a＝g，那么依据牛顿第二定律，则弹簧的弹力大小为F＝ma＝mg 故D正确． 探究点二　瞬时性问题　(科学思维之提升) ►要点归纳 1．物体的加速度与合力存在瞬时对应关系，所以分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，解决此类问题时，要注意两类模型的特点： (1) 轻绳、轻杆或接触面模型：这种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，恢复形变几乎不需要时间，故认为弹力立即改变或消失． (2)轻弹簧(或橡皮绳)模型：此种物体的特点是形变量大，恢复形变需要较长时间，故其弹力不能突变只能连续变化．在瞬时问题中，其弹力往往可以看成是不变的． 2．分析方法：首先一定要分清类型，然后分析变化之前的受力情况和变化之后的受力情况，明确哪些力不变，哪些力发生突变，然后根据牛顿第二定律列方程求解． ►对点例练 (多选)(2021·江西省分宜中学高一月考)如图所示，A、B、C三个物体分别用轻绳和轻弹簧连接，放置在倾角为θ的光滑斜