高中物理微专题三牛顿运动定律的三类典型问题课件新人教版必修第一册

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微专题(三) 牛顿运动定律的三类典型问题1.应用动力学知识分析计算有关图像问题.2.应用物理方法和数学知识分析讨论动力学中的临界、极值问题.3.应用整体和隔离法分析求解连接体问题．关键能力·合作探究类型一　动力学的图像问题归纳总结1.动力学图像问题的类型：2．数形结合解决动力学图像问题：(1)在图像问题中，无论是读图还是作图，都应尽量先建立函数关系，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系；然后根据函数关系读取图像信息或者描点作图．(2)读图时，要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标包围的“面积”等所对应的物理意义，尽可能多地提取解题信息．典例示范题型1　动力学中的v － t图像例1　雨滴在高空形成后，由静止开始沿竖直方向下落，雨滴受到空气阻力的作用．当雨滴速度为v0时开始计时，其运动的v － t图像如图所示，经过时间t1，速度达到v1.假设在0～t1时间内雨滴的质量不变，则在0～t1时间内(　　)A．雨滴运动的加速度增大，雨滴受到的阻力逐渐增大B．雨滴运动的加速度减小，雨滴受到的阻力逐渐减小C．雨滴运动的加速度增大，雨滴受到的阻力逐渐减小D．雨滴运动的加速度减小，雨滴受到的阻力逐渐增大解析：v-t图像切线斜率不断减小，根据速度—时间图像的斜率表示加速度可知，雨滴运动的加速度在减小．根据牛顿第二定律得mg－f阻＝ma，可知阻力在增大．答案：D  素养训练1　为了探究物体与斜面间的动摩擦因数，某同学进行了如下实验：取一质量为m的物体，使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动，如图甲所示，通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示，通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示，若已知斜面的倾角α＝30°，重力加速度g取10 m/s2.(1)求物体与斜面间的动摩擦因数；(2)求撤去推力F后，物体还能上升的距离(斜面足够长)． 解题基本策略(1)问题的实质是力与运动的关系，解题的关键在于弄清图像的斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义．(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断． 类型二　连接体问题归纳总结1.连接体：两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体．2．连接体的类型：(1)弹簧连接体．(2)物物叠放、挤压连接体．(3)轻绳、轻杆连接体．3．处理连接体问题的方法说明：有些题目既可用“整体法”，也可用“隔离法”，还有些题目则需要交替运用“整体法”与“隔离法”．典例示范例3　(多选)如图所示，质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻绳连接，放在倾角为θ的斜面上，用始终平行于斜面向上的拉力F拉A，使它们沿斜面匀加速上升，A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ.为了增加轻绳上的张力，可行的办法是(　　)A．减小A物块的质量 B．增大B物块的质量C．增大倾角θ D．增大动摩擦因数μ 答案：AB素养训练2　两质量均为m的木块A、B叠放在一起，静置于水平面上，水平恒力F作用在A上，两木块一起运动，加速度大小为a1，如图(a)所示．现取走木块B，在木块A上施加一方向竖直向下的恒力F1，F1＝mg(g为重力加速度)．木块A仍在上述水平恒力F的作用下运动，加速度大小为a2，如图(b)所示．下列关于a1和a2的关系，正确的是(　　)A.a2＝2a1 B．a2＝a1C．a2＞2a1 D．a1＜a2＜2a1解析：设A与地面间的动摩擦因数为μ，对A和B的整体分析，由牛顿第二定律得F－μ·2mg＝2ma1；对A施加一压力F1＝mg，由受力分析可知F－μ(F1＋mg)＝ma2，整理得μ·2mg＋2ma1－μ(mg＋mg)＝ma2，解得a2＝2a1.答案：A素养训练3　如图甲所示，在粗糙的水平面上，质量分别为mA和mB的物块A、B用轻弹簧相连，两物块与水平面间的动摩擦因数相同，它们的质量之比mA∶mB＝2∶1.当用水平力F作用于B上且两物块以相同的加速度向右加速运动时(如图甲所示)，弹簧的伸长量为xA；当用同样大小的力F竖直向上拉B且两物块以相同的加速度竖直向上运动时(如图乙所示)，弹簧的伸长量为xB，则xA∶xB等于(　　)A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．3∶2答案：A 类型三　动力学的临界问题归纳总结1.临界问题：某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态．2．关键词语：在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件．3．临界问题的常见类型及临界条件：提醒：(1)两接触的物体分离之前的速度和加速度均相同．(2)两物体分离瞬间的速度和加速度仍相同，但物体间的作用力为零． 典例示范例4　如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值．解析：A、B两物体恰好相对滑动时，由牛顿第二定律得：对A：μmg＝ma，对A、B系统：F＝(m＋2m)a，解得：F＝3μmg.答案：3μmg拓展迁移1　在[例4]中，若拉力F作用在A上，如图所示，求拉力F的最大值． 解析：A、B两物体恰好相对滑动时由牛顿第二定律得：对B：μmg＝2ma，对A、B系统：F＝(m＋2m)a，解得：F＝1.5μmg.答案：1.5μmg    答案：D素养训练5　一弹簧一端固定在倾角为θ＝37°的光滑斜面的底端，另一端拴住质量为m1＝4 kg的物块P，Q为一重物，已知Q的质量为m2＝8 kg，弹簧的质量不计，劲度系数k＝600 N/m，系统处于静止，如图所示，现给Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前0.2 s时间内，F为变力，0.2 s以后，F为恒力，求：力F的最大值与最小值．(sin 37°＝0.6，g取10 m/s2) 解决临界问题的基本思路(1)认真审题，详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)．(2)寻找过程中变化的物理量．(3)探索物理量的变化规律．(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系．随堂演练·自主检测1.质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动，如图所示，a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v-t图线，则拉力和摩擦力之比为(　　)A．9∶8 B．3∶2C．2∶1 D．4∶3 答案：B 答案：BC 3．某同学为了研究物体下落过程的特点，设计了如下实验：将两本书A、B从高楼楼顶放手让其落下，两本书下落过程中没有翻转和分离，由于受到空气阻力的影响，其v ­ t图像如图乙所示，虚线在P点与速度图线相切，已知mA＝2 kg，mB＝2 kg，g取10 m/s2.由图可知(　　)A．0～2 s内，A、B的平均速度等于4.5 m/sB．t＝2 s时，A、B受到的空气阻力大小等于25 NC．t＝2 s时，A对B的压力大小等于16 ND．下落过程中A对B的压力不变答案：C 4．(多选)如图甲所示，物块的质量m＝1 kg，初速度v0＝10 m/s，在一水平向左的力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻后力F突然反向，大小不变，整个过程中物块速度的平方随位置变化的关系图像如图乙所示，g取10 m/s2.下列说法中正确的是(　　)A. 0～5 s内物块做匀减速运动B．在t＝1 s时刻，力F反向C．力F大小为10 ND．物块与水平面间的动摩擦因数为0.3答案：BD  解析：(1)小车向右匀速运动时，小球随之一起匀速运动，合力为零，斜面对小球的弹力大小为0，竖直方向上小车对小球的弹力等于小球的重力，即N＝mg＝5×10 N＝50 N，否则小球的合力不为零，不能做匀速运动．(2)小车向右以加速度a1＝3 m/s2做匀加速直线运动时，受力分析如图1所示，有N1sin θ＝ma1N1cos θ＋N2＝mg代入数据解得：N1＝25 N，N2＝30 N.