高中物理第4章 牛顿运动定律本章综合与测试教学演示ppt课件

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本章知识可以分为四个组成部分:第一部分,牛顿第一定律;第二部分,牛顿第二定律;第三部分,牛顿第三定律;第四部分,牛顿运动定律的应用。
四、牛顿运动定律的应用
一、动力学的两类基本问题
1.应用牛顿第二定律的分析流程图
受力分析或运动分析是关键;求解加速度是解决问题的纽带:从动力学角度,
2.应用牛顿第二定律的解题步骤(1)取对象:根据题意和解题方便确立研究对象;(2)画受力图:用整体法或隔离法分析研究对象的受力,并画出受力图;(3)明过程:分析对象的运动状态和过程,并标出速度和加速度方向;(4)定方向:选取正方向或建立坐标系,通常以加速度方向或以速度方向为某一坐标轴的正方向;(5)列方程:F合=ma或Fx=max,Fy=may;(6)解方程:统一单位,代入数据求解。必要时还要对结果进行讨论。
例1(2021福建龙岩高一期末)如图所示,高速公路上常设有避险车道,供刹车失灵的车辆自救。避险车道可简化为倾角为θ的斜面,若一辆货车关闭发动机后离开高速公路冲上避险车道,前进一段距离后停止运动。假设该货车受到避险车道的阻力恒为其受到支持力的k倍,忽略空气阻力,重力加速度为g。
(1)求货车在避险车道上匀减速运动的加速度;(2)若货车冲上避险车道的初速度为v0,则避险车道至少要多长?
解析 (1)对货车,由题意得mgsin θ+f=ma,N-mgcs θ=0,f=kN,解得a=gsin θ+kgcs θ,方向沿避险车道向下
答案 (1)gsin θ+kgcs θ,沿避险车道向下
二、牛顿运动定律与图像结合的问题
动力学中常见的图像有F-t图像、a-t图像、F-a图像等。(1)对于F-a图像,首先要根据具体的物理情境,对物体进行受力分析,然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式,根据函数关系式结合图像,明确图像的斜率、截距的意义,从而由图像给出的信息求出未知量。(2)对于a-t图像,要注意加速度的正负,正确分析每一段的运动情况,然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程。(3)对于F-t图像要结合物体受到的力,根据牛顿第二定律求出加速度,分析每一时间段的运动性质。
例2(多选)(2021浙江温州高一期末)低空跳伞是一种极限运动。一跳伞运动员背着伞包从高处跳下,且一直沿竖直方向下落,并经历了降落伞未打开、打开降落伞减速及落地的运动过程,其整个运动过程的v-t图像如图所示。由图可得(　　)
A.运动员下落过程中的最大速度B.最初2 s内运动员下落的加速度C.最初2 s内运动员所受的空气阻力D.运动员整个过程中下落的大致高度
解析 由题图可读出运动员下落过程中的最大速度为40 m/s,故A正确;最初2 s内运动员做匀加速直线运动,下落的加速度为a= ,故B正确;最初2 s内,对运动员,根据牛顿第二定律得mg-f=ma,得f=mg-ma,由于运动员的质量m未知,所以不能求出空气阻力f,故C错误;根据v-t图像与时间轴所围的面积表示位移,知运动员整个过程中下落的高度等于图像与时间轴所围的面积大小,可以估算得到,故D正确。
1.水平传送带(1)若物体到达传送带的另一端时速度还没有达到传送带的速度,则该物体一直做匀变速直线运动;(2)若物体到达传送带的另一端之前速度已经和传送带的相同,则物体先做匀变速直线运动,后做匀速直线运动。2.倾斜传送带对于沿倾斜传送带由静止开始斜向下运动的物体,分析物体受到的最大静摩擦力和重力沿斜面方向的分力的关系是关键。
例3(多选)(2020福建福州高一期末)如图甲所示,一水平传送带沿顺时针方向以恒定速率转动,在传送带左端A处轻放一可视为质点的小物块,小物块从A端向B端运动的速度随时间变化的关系图像如图乙所示,t=6 s时恰好到B点,重力加速度g取10 m/s2,由以上信息可求得(　　)A.传送带的速度大小B.传送带A、B间的长度C.小物块的质量D.小物块与传送带间的动摩擦因数
解析 由题图乙可知,4 s后小物块与传送带的速度相同,故传送带的速度大小为4 m/s,故A正确;题图乙中v-t图线与时间轴所围成的面积表示小物块的位移大小,即传送带A、B间的长度为s= m=16 m,故B正确;由题图乙可知,加速过程的加速度大小为a= =1 m/s2,由牛顿第二定律有μmg=ma,解得μ=0.1,但无法求得小物块的质量m,故C错误,D正确。
牛顿运动定律在滑板—滑块类问题中的应用实质是牛顿运动定律与运动学等知识的综合问题。求解时应先仔细审题,分析清楚每一个物体的受力情况、运动情况。准确求出各物体在各运动过程的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变),找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。
例4(多选)(2021陕西宝鸡高一期末)如图甲所示,在水平地面上有一长木板B,其上叠放木块A,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用一水平力F作用于B,A、B的加速度与F的关系如图乙所示(g取10 m/s2),则下列说法中正确的是(　　)A.A的质量为0.8 kgB.B的质量为0.5 kgC.A、B间的动摩擦因数为0.5D.B与地面间的动摩擦因数为0.4