内容正文:
4.牛顿运动定律(1)
方法规律及解题规律
一、“转换对象法”——牛顿第三定律在受力分析中的应用
在对物体进行受力分析时,如果不便于分析求出物体受到的某些力时,可先求它的反作用力,再反过来求待求力.如求压力时,可先求支持力.在许多问题中,摩擦力的求解亦是如此.可见牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用,使得我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔.
【典例1】 如图所示,质量为M=60 kg的人站在水平地面上,用定滑轮装置将质量为m=40 kg的重物送入井中.当重物为2 m/s2的加速度加速下落时,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)( ).[来源:Z#xx#k.Com]
A.200 N
B.280 N
C.320 N
D.920 N
审题指导 求人对地面的压力应该是地面,但无法对地面进行受力分析人受力
二、解决两类动力学基本问题应把握的关键
1.做好两个分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析;
根据物体做各种性质运动的条件即可判定物体的运动情况、加速度变化情况及速度变化情况.
2.抓住一个“桥梁”——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁.
【典例2】如图所示,倾角为30°的光滑斜面与粗糙平面的平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放,最终停在水平面上的C点.已知A点距水平面的高度h=0.8 m,B点距C点的距离L=2.0 m.(滑块经过B点时没有能量损失,g=10 m/s2),求:
(1)滑块在运动过程中的最大速度;
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ;
(3)滑块从A点释放后,经过时间t=1.0 s时速度的大小.
教你审题
第一步:读题→抓关键词→获取信息
关键词
获取信息
滑块在斜面上不受摩擦力,水平面受摩擦力
滑块的初速度v0=0
滑块的末速度为零
斜面上的末速度和水平面上的初速度大小相等
第二步:分析理清思路→抓突破口做好两分析→受力分析、运动分析
①滑块在斜面上:
滑块做初速度为零的匀加速直线运动.
②滑块在水平面上:
滑块做匀减速运动.
第三步:选择合适的方法及公式→利用正交分解法、牛顿运动定律及运动学公式列式求解.
反思总结 解决动力学两类问题的基本思路
三、用整体法、隔离法巧解动力学问题
1.整体法、隔离法
当问题涉及几个物体时,我们常常将这几个物体“隔离”开来,对它们分别进行受力分析,根据其运动状态,应用牛顿第二定律或平衡条件列式求解.特别是问题涉及物体间的相互作用时,隔离法是一种有效的解题方法.而将相互作用的两个或两个以上的物体看成一个整体(系统)作为研究对象,去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法.
2.选用整体法和隔离法的策略
(1)当各物体的运动状态相同时,宜选用整体法;当各物体的运动状态不同时,宜选用隔离法;(2)对较复杂的问题,通常需要多次选取研究对象,交替应用整体法与隔离法才能求解.
【典例3】质量为M、长为L的杆水平放置,杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着一质量为m的小铁环.已知重力加速度为g,不计空气影响.
(1)现让杆和环均静止悬挂在空中,如图甲,求绳中拉力的大小;
(2)若杆与环保持相对静止,在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动,此时环恰好悬于A端的正下方,如图乙所示.[来源:学*科*网Z*X*X*K]
①求此状态下杆的加速度大小a;
②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力,方向如何?
图a
四、 用分解加速度法巧解动力学问题
因牛顿第二定律中F=ma指出力和加速度永远存在瞬间对应关系,所以在用牛顿第二定律求解动力学问题时,有时不去分解力,而是分解加速度,尤其是当存在斜面体这一物理模型且斜面体又处于加速状态时,往往此方法能起到事半功倍的效果.
【典例4】 (2013·安徽,14)如图所示,细线的一端系一质量为m的小球,另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端,细线与斜面平行.在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中,小球始终静止在斜面上,小球受到细线的拉力T和斜面的支持力N分别为(重力加速度为g)( ).
A.T=m(gsin θ+acos θ) N=m(gcos θ-asinθ)
B.T=m(gcos θ+asin θ) N=m(gsin θ-acos θ)
C.T=m(acos θ-gsin θ) N=m(gcos θ+asin θ)
D.T=m(asin θ-gcos θ) N=m(gsin θ+acos θ)
五、判断超重和失重现象的三个技巧
1.从受力的角度判断
当物体受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态,等于零时处于