高中物理 第四章 牛顿运动定律习题课二导学案 新人教版必修1最新整理.docx
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高中物理第四章牛顿运动定律习题课二导学案新人教版必修1
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第四章牛顿运动定律习题课二
【学习目标】
应用牛顿运动定律解决突变类类、连接体类、临界类、整体法与隔离法类问题。
【重点、难点】
整体法与隔离法
预习案
【自主学习】
1、如何理解物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系?
举例说明哪些模型力可突变?
哪些不可突变?
2、连接体问题如何处理?
什么是整体法和隔离体法?
试举例说明。
3、临界问题有何标志?
【学始于疑】
探究案
【合作探究一】
【例1】如图所示,一个物体由A点静止出发分别到达C1、C2、C3。
物体在三条轨道上的摩擦不计,则()
A.物体到达C1点时的速度最大B.在C3上运动的加速度最小
C.物体到达C1的时间最短D.物体分别在三条轨道上的运动时间相同
【例2】如图所示,几个倾角不同的光滑斜面有相同的底边.一小物体分别从各斜面顶端下滑到底端A,关于所用时间,下面说法正确的是()
A.倾角越大时间越短B.倾角越小时间越短
C.倾角为45°时所用时间最短D.无法确定.
归纳总结
【合作探究二】
【例1】如图(a)所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根轻质细绳上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态,现将L2线剪断,求剪断瞬间物体的加速度;若将细绳L1换成轻质弹簧,如图(b)所示,求剪断L2瞬间物体的加速度。
归纳总结:
【合作探究三】
【例1】.如图所示,并排放在光滑水平面上的两物体的质量分别为m1和m2,且m1=2m2.在用水平推力F向右推m1时,两物体间的相互压力的大小为N1.在用大小也为F的水平推力向左推m2时,两物体间相互作用的压力大小为N2,则()
A.N1=N2B.2N1=N2C.N1=2N2D.N1=N2
【例2】.如图所示,质量为M的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的二分之一,即a=g/2.则在小球下滑的过程中,木箱对地面的压力为_______.
【例3】、一人在井下站在吊台上,用如图4所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来.图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。
吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s2,求这时人对吊台的压力。
(g=9。
8m/s2)
【合作探究四】
【例1】如图所示,斜面是光滑的,一个质量是0。
2kg的小球用细绳吊在倾角为53o的斜面顶端.斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行;当斜面以8m/s2的加速度向右做匀加速运动时,求绳子的拉力及斜面对小球的弹力.
【例2】一质量为M,倾角为θ的楔形木块,放在水平桌面上,与桌面间的动摩擦因数为μ,一物块质量为m,置于楔形木块的斜面上,物块与斜面的接触是光滑的.为了保持物块相对斜面静止,可用一水平力F推楔形木块,如图所示,求此水平力大小的表达式.
归纳总结:
【课堂小结/本节知识网络】
【思考】应用牛顿运动定律解题时,在受力分析与运动分析时有哪些注意事项?
【当堂检测】
1、如图所示,O、A、B、C、D五点在同一圆周上.OA、OB、OC、OD是四条光滑的弦,一小物体分别由O开始沿各弦下滑到A、B、C、D所用时间分别为tA、tB、tC、tD则()
A.tA>tB>tC〉tDB.tA〈tB〈tC
C.tA=tB=tC=tDD.无法确定.
2、如右图,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。
现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a1、a2,重力加速度大小为g,则有()
A.,B.,
C.,D.,
3、如图所示,m和M保持相对静止,一起沿倾角为θ的光滑斜面下滑,则M和m间的摩擦力大小是多少?
4、如图所示,矩形盒内用两根细线固定一个质量为m=1。
0kg的均匀小球,a线与水平方向成53°角,b线水平.两根细线所能承受的最大拉力都是Fm=15N。
当该系统沿竖直方向匀加速上升时,为保证细线不被拉断,加速度可取的最大值是___m/s2;当该系统沿水平方向向右匀加速运动时,为保证细线不被拉断,加速度可取的最大值是____m/s2.(取g=10m/s2)
5、在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示.设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速度取。
当运动员与吊椅一起正以加速度上升时,试求
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)运动员对吊椅的压力。
【课后巩固】
1.将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出,设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变,则物体
(A)刚抛出时的速度最大(B)在最高点的加速度为零
(C)上升时间大于下落时间(D)上升时的加速度等于下落时的加速度
2.一质量为M的探空气球在匀速下降。
若气球所受浮力F始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g。
现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球吊篮中减少的质量为()
A.B.C。
D.0
3.如图所示,质量为M的框架放在水平地面上一轻质弹簧上端固定在框架上,下端拴一个质量为m的小球,当小球上下振动时,框架始终没有跳起,框架对地面的压力为零的瞬间,小球的加速度的大小为()
A.gB.(M-m)g/mC.0D.(M+m)g/m
4.汶川大地震后,为解决灾区群众的生活问题,党和国家派出大量直升飞机空投救灾物资.有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子,如图所示,设投放物资的初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态,在箱子下落过程中,下列说法正确的是()
A.箱内物体对箱子底部始终没有压力
B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大
C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来"
5.图为蹦极运动的示意图。
弹性绳的一端固定在点,另一端和运动员相连。
运动员从点自由下落,至点弹性绳自然伸直,经过合力为零的点到达最低点,然后弹起。
整个过程中忽略空气阻力。
分析这一过程,下列表述正确的是()
①经过点时,运动员的速率最大
②经过点时,运动员的速率最大
③从点到点,运动员的加速度增大
④从点到点,运动员的加速度不变
A.①③B.②③C.①④D.②④
【答案】
自主学习:
1、突变类问题(力的瞬时性)
1.物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系,每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力,而与这一瞬时之前或之后的力无关,不等于零的合外力作用的物体上,物体立即产生加速度;若合外力的大小或方向改变,加速度的大小或方向也立即(同时)改变;若合外力变为零,加速度也立即变为零(物体运动的加速度可以突变).
2.中学物理中的“绳”和“线”,是理想化模型,具有如下几个特性:
①轻:
即绳(或线)的质量和重力均可视为等于零,同一根绳(或线)的两端及其中间各点的张力大小相等。
②软:
即绳(或线)只能受拉力,不能承受压力(因绳能变曲),绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且朝绳收缩的方向。
③不可伸长:
即无论绳所受拉力多大,绳子的长度不变,即绳子中的张力可以突变.
3.中学物理中的“弹簧"和“橡皮绳",也是理想化模型,具有如下几个特性:
①轻:
即弹簧(或橡皮绳)的质量和重力均可视为等于零,同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。
②弹簧既能承受拉力,也能承受压力(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能承受拉力,不能承受压力。
③由于弹簧和橡皮绳受力时,要发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变。
4.做变加速度运动的物体,加速度时刻在变化(大小变化或方向变化或大小、方向都变化度叫瞬时加速度,由牛顿第二定律知,加速度是由合外力决定的,即有什么样的合外力就有什么样的加速度相对应,当合外力恒定时,加速度也恒定,合外力随时间变化时,加速度也随时间改变,且瞬时力决定瞬时加速度,可见,确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时作用力。
2、连接体问题
(1)处理方法
处理连接体问题的方法有整体法和隔离体法.
整体法:
是将一组连接体作为一个整体看待,牛顿第二定律中F合=ma,F合是整体受的外力,只分析整体所受的外力即可(因为连接体的相互作用力是内力,可不分析),简化了受力分析。
在研究连接体时,连接体各部分的运动状态可以相同,也可以不同。
隔离法:
是在求解连接体的相互作用力时采用,将某个部分从连接体中分离出来,其它部分对它的作用力就成了外力。
在连接体问题中,如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力,就可以把它们看成一个整体(当成一个质点)分析受到的外力和运动情况,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量);如果需要知道物体之间的相互作用力,就需要把物体从系统中隔离出来,将内力转化为外力,分析物体的受力情况和运动情况,并分别应用牛顿第二定律列出方程.隔离法和整体法是互相依存、互相补充的.两种方法互相配合交替应用,常能更有效地解决有关连接体的问题.
(2)注意事项:
用隔离法解连接体问题时,容易产生如下错误:
(l)例如F推M及m一起前进(如图),隔离m分析其受力时,认为F通过物体M作用到m上,这是错误的.
(2)用水平力F通过质量为m的弹簧秤拉物体M在光滑水平面上加速运动时(如图所示.不考虑弹簧秤的重力),往往会认为弹簧秤对物块M的拉力也一定等于F.实际上此时弹簧秤拉物体M的力F/=F—ma,显然F/<F.只有在弹簧秤质量可不计时,才可认为F/=F.
(3)分类
加速度相同的连接体
核心方程:
F合=m1a+m2a+m3a+……=(m1+m2+m3+……)a
加速度不相同的连接体(只要求一个物体加速度为零的情况)
核心方程:
F合=m1a1+m2a2+m3a3+……
解题建议:
先明确加速度为零的物体,再用整体法求外力
3、在应用牛顿定律解决动力学问题中,当物体运动的加速度不同时,物体有可能处于不同的状态.特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时,往往会有临界现象.此时要采用极限分析法,看物体在不同加速度时,会有哪些现象发生,尽快找出临界点,求出临界条件.
合作探究一
例1、BC
例2、C
合作探究二
例1、解析:
①L1为轻质细绳时,L2被剪断的瞬间,L1上张力的大小发生了突变,此瞬间FT1=mgcosθ,它与重力沿绳方向的分力抵消,重力垂直于绳方向的分力产生加速度:
a=gsinθ;
②L1为
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