4.5牛顿运动定律的应用 习题课课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.5牛顿运动定律的应用 第四章 运动和力的关系 人教版 物理•必修•第一册 习题课 牛顿运动定律的应用实例 考查解读 1.应用牛顿定律解决动力学问题，试题考查要求较高，难度也较大，综合性较强。 2.考查的主要情景： 连接体、瞬时性问题、传送带模型、板-块模型等。 一个物体在另一个物体上，两者之间有相对运动。问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动时间、速度、位移间有一定的关系。 1.模型：由滑块和木板组成的动力学模型，通常二者相对运动。 A B v0 A B F A B F A B 主题一：板块模型 2.特点 ⑴上下叠放，发生相对滑动 ⑵运动： ⑶受力： 木板与地面（斜面）间： 光滑/不光滑 滑块与木板加速度不同 滑块与木板有相互的滑动摩擦力相联系（慢阻快，快带慢） 例题 如图，质量为m、长为L的长木板静止在光滑水平面上，质量也为m的小滑块（可看作质点），放在长木板的左端。已知小滑块与长木板间的动摩擦因数为µ，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，给小滑块一水平向右的拉力F；当F取不同值时,求解下列问题。（重力加速度为g） ⑴要使滑块与木板发生相对滑动，F至少为多大？ ⑵当F=3µmg时，经多长时间，力F可使滑块滑到木板的最右端？ F m m 练习 如图所示，物块A、木板B的质量分别为mA＝5 kg，mB＝10 kg，不计A的大小，木板B长L＝4 m，开始时A、B均静止，现使A以水平初速度v0从B的最左端开始运动。已知A与B之间的动摩擦因数为 0.3，水平地面光滑，g取10 m/s2。 (1)求物块A和木板B发生相对运动时各自的加速度的大小； (2)若A刚好没有从B上滑下来，求A的初速度v0的大小。 A B v0 ⑴解：对A做受力分析，如图所示。 FN=GA=mAg ① ② 由平衡关系得： Ff=μFN=mAaA 由牛顿第二定律得： 联立①②得aA=3m/s2 A B v0 GA FN Ff 对B做受力分析，如图所示。 ③ Ff′=Ff=μmAg 由牛顿第三定律得： 联立③④得aB=1.5m/s2 由牛顿第二定律得： ④ Ff′=mBaB A B v0 GB FN1 Ff′ FAB ⑵ A刚好没有从B上滑下来，则A滑到B最右端时的速度和B的速度相同，设为v，所用时间为t,则有 v＝v0－aA t v＝aB t ⑤ ⑥ xA=v0t- A的位移为xA： 联立⑤⑥⑦⑧⑨得 v0=6m/s xB = B的位移为xB： AB的位移关系为:xA- xB=L ⑨ ⑦ ⑧ 1.隔离法 明确各物体对地的运动和物体间的相对运动情况，确定物体间的摩擦力方向。 注意两物体共速时，摩擦力的变化，确定接下来两物体的是否相对静止。 根据摩擦力的不同，分段分析。 突破口：速度相同时刻，是摩擦力突变点，是运动性质变化的分界线。 2.分别对两物体进行受力分析，求出各物体在各个运动过程中的加速度。 3.以地面为参考系，画出各阶段的运动示意图，找出滑块和木板之间的位移关系和速度关系。 位移关系： 运动方向 同向 ⊿χ=Ιχ1-χ2Ι 反向 ⊿χ=χ1+χ2 总结：解题思路 传送带在生活中用途很广，给我们带来了很大的方便，怎么控制传送带上物体的运动呢？ 主题二：传送带模型 设传送带匀速运动，取滑块为研究对象。 v v共 相对运动时 速度相同时 某时刻速度达到相同时 若_____________，保持相对静止 若_____________，有沿传送带向下的加速度 v共 θ 思考与讨论 Ff=_____， Ff =______， a =_____ μmg μg μ≥tanθ μ≤tanθ 0 ⑴两类问题 1.动力学中的传送带模型问题 传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。 2.解题关键 关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。注意两物体共速时，摩擦力的变化。 若传送带足够长 ① 小物块先初速度为0的做匀加速直线运动； ② 与传送带共速后，以速度v做匀速直线运动。 小物块先初速度为v0的做匀加速直线运动，共速后，做匀速直线运动。 小物块先做初速度为v0的做匀减速直线运动，共速后，做匀速直线运动。 ⑴水平传送带： v0 v v0=0 v0<v v0>v ⑵倾斜传送带： 若传送带足够长： ①当小物块mgsinθ＜μmgcosθ（即μ＞tanθ）时，小物块先斜向上做初速度为0的做匀加速直线运动，共速后，继续向上做匀速直线运动。 ②当小物块mgsinθ＞μmgcosθ（即μ＜tanθ）时，小物块沿斜面向下做匀加速直线运动，上不去。 思考：物块静止放上斜面后做什么运动？ v0=0 v θ 课本P115 T4 在民航机场和火车站入口处可以看到用于对行李箱进行安全检查的水平传