高中物理牛顿运动定律问题中的几个常见模型专题辅导
高考物理牛顿运动定律辅导讲义
高考物理牛顿运动定律辅导教案
授课主题牛顿运动定律
教学目的1、牛顿运动定律的性质
2、牛顿运动定律的几个模型
教学重难点驾驭共点力的平衡
本节学问点讲解
牛顿其次定律的性质
1.同体性:公式中F、m、a必需是同一探讨对象
2.矢量性:加速度a的方向与合外力F合方向相同
3.瞬时性:(a和合外力F是瞬时对应关系)a与F合同时产生,同时消逝,同时变更
4.独立性:当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与之对应的加速度,而物体表现出来的实际加速度是物体所受各分加速度叠加的结果。
典型例题:1、正在加速上升的气球,下面悬挂重物的绳子突然断开,此时()
A.重物的加速度马上发生变更
B.重物的速度马上发生变更
C.气球的速度马上变更
D.气球的加速度马上增大
2、如图1所示,一小球自空中自由落下,与正下方的直立轻质弹簧接触,直至速度为零的过程中,关于小球运动状态的下列几种描述中,正确的是()
A.接触后,小球作减速运动,加速度的肯定值越来越大,速度越来越小,最终等于零
B.接触后,小球先做加速运动,后做减速运动,其速度先增加后减小直到为零
C.接触后,速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处,加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处D.接触后,小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方
变式训练:
1.设雨滴从很高处竖直下落,所受空气阻力F和其速度v成正比.则雨滴的运动状况是() A.先加速后减速,最终静止
B.先加速后匀速
C.先加速后减速直至匀速
D.加速度渐渐减小到零
2.在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值渐渐变小的外力作用时,木块将作()A.匀减速运动
高中物理牛顿运动定律问题中的几个常见模型
高中物理牛顿运动定律问题中的几个常见模型
1、几种自由滑行的加速度大小
①对图二、图三:若斜面光滑,则有a=gsinθ
②对图三:若a=0,即物块恰能沿斜面匀速下滑,有
③若物块在同一斜面上既上滑又下滑,则有
④对于阻力不变的上抛和下落,类似有(相当于
)
例题、如下图所示,粗糙的斜坡倾角α=30°,有一物体从点A以某一初速度开始向上运动,经过2s到达B点速度恰好为零,然后从点B返回点A。已知点A、B间距离为16m,求从点B返回点A所需的时间。
解析:将第一过程逆向考虑,运动变成初速度为零,加速度为的匀加速直线运动
由,即
解得:
由
(这两个表达式必须要交待)
知
从而解得
由,即
解得:
说明:在解题过程中,好多资料往往都是先解出摩擦因数,然后再去解,这样一方面更为麻烦,另一方面也增加了出错的机会。显然,如果知道了上滑和下滑时加速度间的关系,问题就大为简便了。但由于这个结论不是课本上的,不可直接拿出来用,就如在圆周运动中常常要用到,如果直接用此结论就要被扣分一样,这一点是我们今后在解题时必须要时刻加以注意的。
2、图中水平桌面光滑,两种情况下加速度的区别在图四中,很容易知道M的加速度为
而在图五中,却容易错误地认为加速度大小与图四相同,实际上两者相差很大。
仔细分析后就会发现图五中的m向下加速时,m处于失重状态,其对绳子的拉力一定小于自身重力,加速度就不可能与图四相同了。只要设绳子上的拉力大小为T,分别对M、m运用牛顿第二定律即可解出加速度大小为
3、物体只受两个力作用下的两种加速度物体只受如图六F、mg 两个力的作用,则
高中物理专题10牛顿运动定律的应用之光滑斜面模型和等时圆模型学案新人教必修1
专题10 牛顿运动定律的应用之光滑斜面模型和等时圆模型
重难讲练
模型一光滑斜面模型
如图所示,质量为m的物体从倾角为θ、高度为h的光滑斜面顶端由静止下滑,则有如下规律:
(1)物体从斜面顶端滑到底端所用的时间t,由斜面的倾角θ与斜面的高度h共同决定,与物体的质量无关。
关系式为t=1
sin θ2h g
。
(2)物体滑到斜面底端时的速度大小只由斜面的高度h决定,与斜面的倾角θ、斜面的长度、物体的质量无关。
关系式为v=2gh。
【典例1】如图所示,一物体分别从高度相同、倾角不同的三个光滑斜面顶端由静止开始下滑。下列说法正确的是( )
A. 滑到底端时的速度相同
B. 滑到底端所用的时间相同
C. 在倾角为30°的斜面上滑行的时间最短
D. 在倾角为60°的斜面上滑行的时间最短
【答案】 D
【解析】由规律(2)可知物体从高度相同的斜面滑到底端时的速度大小相同,但方向不同,选项A错误;由规律(1)可知物体在倾角θ=60°的斜面上滑行时间最短,选项D正确。
【跟踪训练】
1. 一间新房即将建成,现要封顶,若要求下雨时落至房顶的雨滴能最快地淌离房顶(假设雨滴沿房顶下淌时做无初速度、无摩擦的运动),则必须要设计好房顶的高度,下列四种情况中最符合要求的是( )
【答案】 C
【解析】 如图,设房顶宽为2b ,高度为h ,斜面倾角为θ。
2. 如图所示,一倾角为θ=37°的足够长的斜面固定在水平地面上。当t =0时,滑块以初速度v 0=10 m/s 沿斜面向上运动,已知滑块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,重力加速度g 取10 m/s 2
牛顿运动定律的四类典型问题
2.(2020·金华高一检测)如图所示,质量分别为m1、m2的A、B两小球分别连在弹 簧两端,B球用绳子固定在倾角为30°的光滑斜面上,若不计弹簧质量,在绳子被 剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为 ( )
A.都等于 g
2
C. (m1 m2 )g 和0
2m2
B. g 和0
2
D.0和
m1
m2 g
隔离法
整体法、 隔离法的 一般“先整体求加速度,后隔离求内力” 交替运用
课本P77,6
【问题探究】 如图,质量分别为mA、mB的物体A、B在恒力F作用下沿光滑水平面运动,则A对B的 弹力大小为?
课本P100,4
Βιβλιοθήκη Baidu
知识点三 临界问题 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。
2m2
知识点二 连接体问题
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)物物叠放连接体。
(3)轻绳连接体。
(4)轻杆连接体。
3.连接体问题的解题方法:
整体法
若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间 的作用力,可以把它们看成一个整体,
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。
2025年高考物理一轮复习(通用版)第三章 牛顿运动定律 第17课时 动力学中的两类常见模型 [重难
第17课时动力学中的两类常见模型[重难突破课]
模型一动力学中的滑块—木板模型
1.模型特点:滑块(视为质点)置于木板上,滑块和木板均相对地面运动,且滑块和木板在摩擦力的作用下发生相对滑动。
2.位移关系:如图所示,滑块由木板一端运动到另一端的过程中,滑块和木板同向运动时,位移之差Δx=x1-x2=L(板长);滑块和木板反向运动时,位移大小之和x2+x1=L。
3.解题关键
【典例1】如图所示,右侧带有挡板的长木板质量M=6 kg、放在水平面上,质量m=2 kg的小物块放在长木板上,小物块与长木板右侧的挡板的距离为L。此时水平向右的力F作用于长木板上,长木板和小物块一起以v0=4 m/s的速度匀速运动。已知长木板与水平面间的动摩擦因数为μ1=0.6,物块与长木板之间的动摩擦因数为μ2=0.4,某时刻撤去力F,最终小物块会与右侧挡板发生碰撞,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10 m/s2。
(1)求力F的大小;
(2)撤去力F时,分别求出长木板和小物块的加速度大小;
(3)小物块与右侧挡板碰撞前物块的速度v与L的关系式。
答案:(1)48 N(2)20
m/s2 4 m/s2(3)见解析
3
解析:(1)长木板和物块一起匀速运动时,对整体受力分析,由平衡条件有F=μ1(M+m)g
解得F=48 N。
(2)撤去力F后,由于μ1>μ2,物块会与长木块相对滑动,对长木板,根据牛顿第二定律得μ1(M+m)g-μ2mg =Ma1
对物块,根据牛顿第二定律得μ2mg=ma2
(3)长木板和物块发生相对滑动,由于a 1>a 2,则长木板先停止运动,从撤去力F 到停止运动,长木板的位移为
第3章 第4节(课时3) 牛顿运动定律综合应用二:“等时圆模型”问题分析思路-物理高三一轮总复习课件
关系应为
( ).
A.α=θ B.α=θ2 C.α=θ3 D.α=2θ
解析 如图示,在竖直线 AC 上选取一点 O,以适当 的长度为半径画圆,使该圆过 A 点,且与斜面相切 于 D 点.由等时圆知识可知,由 A 沿斜面滑到 D 所用 时间比由 A 到达斜面上其他各点所用时间都短.将
木板下端与 D 点重合即可,而∠COD=θ,则 α=θ2. 答案 B
➢3.规律方法
反思总结
等时圆规律的应用
对于涉及竖直面上物体运动时间的比较、计算等问题可 考虑用等时圆模型求解. a. 可直接观察出的“等时圆” b.运用等效、类比自建“等时圆” c.注意建立“等时圆”的方法
【变式训练1】如图所示,几条足够长的光滑直轨道与水平面成不同角 度,从P点以大小不同的初速度沿各轨道发射小球, 若各小球恰好在相同的时间内到达各自的最高点,
C 60° θ
P
A.2:1 B.1:1
D
C. 3 :1 D.1: 3 r B
【解析】审设题光视滑角斜槽轨道 与(1)水条平件模面型的:夹A角B、为CDθ均,为则 物光滑体斜下槽滑. 时 的 加 速 度 为 α槽(滑动2=)到情g过s况B轨程i(nD极模θ)类,过型道由似程:几,中重的均何,物为受关由匀力长A系加与(,C速运度斜) s直=2线(运R+动r。)sin这θ两,由个过运程动可学
有 tc=
专题07(课件)牛顿运动定律处理三种经典力学模型-高二备战2020年高考物理复习力学大汇总
因此对大家的综合分析能力要求极高,也是高考的热点之一。
【解题方略】 两种类型如下:
“滑块——木板”模型
类型图示
规律分析 木板B带动物块A,物块恰好不从木板上掉下 的临界条件是物块恰好滑到木板左端时二者速 度相等,则位移关系为xB=xA+L 物块A带动木板B,物块恰好不从木板上掉下 的临界条件是物块恰好滑到木板右端时二者速 度相等,则位移关系为xB+L=xA。
(2)木板的最小长度; (3)木板右端离墙壁的最终距离。
答案: (1)μ2=0.4,μ1=0.1 (2)6m (3)6.5m
牛顿运动定律处理三种经典力学模型 第23页
题型一、过程分析之板块模型典例
高三一轮总复习 ·新课标 ·物理
解析:选择0-1s作为研究过程对整体分析
对设块为A板为B,对AB整体进行受力分析: u116mg 16ma......1()
对物块受力分析得: mg ma3...(12)....a3 2m / s2
对小车受力分析得: F mg Ma4...(13)...a4 3m / s2
牛顿运动定律处理三种经典力学模型 第13页
题型一、过程分析之板块模型典例
高三一轮总复习 ·新课标 ·物理
方法总结: 选用整体法和隔离法的策略
4.5牛顿运动定律的应用专题板块模型课件高一上学期物理人教版
板块模型临界题型:
(1)水平面光滑,外力作用在滑块上
(3)水平面粗糙,外力作用在滑块上
(2)水平面光滑,外力作用在木板上
(4)水平面粗糙,外力作用在木板上
例1:如图所示,物块A、木板B的质量均为m=10 kg,不计A的 大小,木板B长L=3 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、B与水平面之间的动摩 擦因数分别为μ1=和μ2=,g取10 m/s2.(1)发生相对滑动时,A、B 的加速度各是多大?(2)若A刚好没有从B上滑下来,则A的初速度 v0为多大?
(1)4 m/s2 2 m/s2 (2)2 s 4 m/s (3)8 m
对比两例,分别是无外力作用,和有恒定外力作用,不同状态下对 板块的影响不同,但是相同点是先明确研究对象,做受力分析,根 据牛顿第二定律或者运动学规律列出方程。 你可以总结出什么?
1.分析题中滑块、滑板的受力情况,求出各自的加速度. 2.画好运动草图,找出位移、速度、时间等物理量间的关系. 3.明确每一过程的末速度是下一过程的初速度. 4.两者发生相对滑动的条件: (1)摩擦力为滑动摩擦力(动力学条件). (2)二者速度或加速度不相等(运动学条件) (其中动力学条件是判断的主要依据)
(3)A、B一起在水平面上滑行至停下的距离。
物理专题复习课件牛顿运动定律拓展应用斜面模型
没有大胆的猜想就做不出伟大的发现
题后反思:
-----牛顿
本题已知斜面上物体的运动情况,求解受
力情况,考查力与运动的关系。注意等效思想,
理解斜面对物体的作用力即斜面对物体的支持
力和摩擦力的合力,结合物体加速度的方向水
平向左,进行正确的受力分析,挖掘潜在的临
界状态及对应的受力情况进行类比思维与逻辑
推理。
受力如图乙所示,小车可能
G T
乙
向右加速也可能向左减速。
F合
A正确C错误。
题后反思:
本题考查斜面上物体的力和运动的关系问 题。应结合小球具体的运动状态,进行正确的 受力分析。利用临界条件下的特殊情况进行思 维与推理,往往可以简化运算和快速列出函数 方程,迅速找到潜在的临界状态及对应的极值。
例3.(2010·南京六中)如图所示,质量为M、倾 角为θ的斜面放在水平面上,在水平恒力F的作用 下,斜面和质量为m的物体一起以加速度a向左 做匀加速运动,设此过程中斜面对物体的作用力 的方向与竖直方向的夹角为α,则( B)
A.α可能等于零 B.可能向左上方,α<θ C.可能向右上方,α> θ D. 向左上方,α不可能等于θ
解析: 作图分析可知, 当作用力沿垂直斜面方向时
a0=gtanθ 由于二者一起向左加速运动, 所以m也只有水平向左的加速度,
m除了受重力之外,还受到斜面的作用力, 所以斜面的作用力方向,向左上方. 若a>a0,α>θ ,若a<a0,α<θ , 所以B项正确.
牛顿运动定律应用的几种常见模型
三、传送带类
三、传送带类
例题:水平传送带被广泛的应用于机场和火车站,用 于对旅客的行李进行安全检查。下图为一水平传送 带装置示意图,绷紧的传送带AB始终保持v=1m/s 的恒定速率运行,一质量为m=4kg的行李无初速地 放在A处。设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1, AB间的距离L=2m,g取10m/s2。 ①求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速 度大小; ②求行李从A运动到B的时间。
牛顿运动定律应用的几种常见模型
1. 平面类
① 依惯性运动 ② 拉或推力作用下运动
2. 斜面类
① wenku.baidu.com上运动 ② 向下运动
3. 传送带类
① 水平 ② 倾斜
4. 悬挂类 5. 连接体问题—整体法与隔离法 6. 平衡及动态分析
一、平面类
一、平面类
• 例题:质量为m的木块与水平地面间 的动摩擦因数为 ,给它以初速 度,它能滑行多远?
A v
B
四、悬挂类
• 水平方向运动 • 竖直方向运动----超重与失重
五、连接体问题
• 整体法与隔离法 • 《创新设计》第88页,第4、9题。
六、平衡及动态平衡问题
v0
v0 x g
2
u
思考:
• 1、在一定的情况下,若车速为原来的2倍, 刹车距离变为多少?若车辆质量为原来的2倍, 刹车距离变为多少? • 2、物体的受力方向与运动方向一定相同吗?
高中物理 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用之传送带模型
牛顿运动定律的应用-牛顿运动定律的应用之传送带模型
一、模型特征
一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型,如图 (a)、(b)、(c) 所示。
二、传送带模型的一般解法
①确定研究对象;
②分析其受力情况和运动情况,(画出受力分析图和运动情景图),注意摩擦力突变对物体运动的影响;
③分清楚研究过程,利用牛顿运动定律和运动学规律求解未知量。
三、注意事项
1. 传送带模型中要注意摩擦力的突变
①滑动摩擦力消失②滑动摩擦力突变为静摩擦力③滑动摩擦力改变方向
2.传送带与物体运动的牵制。
牛顿第二定律中a是物体对地加速度,运动学公式中S是物体对地的位移,这一点必须明确。
3. 分析问题的思路:
初始条件→相对运动→判断滑动摩擦力的大小和方向→分析出物体受的合外力和加速度大小和方向→由物体速度变化再分析相对运动来判断以后的受力及运动状态的改变。
【名师点睛】
1. 在确定研究对象并进行受力分析之后,首先判定摩擦力突变(含大小和方向)点,给运动分段。传送带传送的物体所受的摩擦力,不论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻。物体在传送带上运动时的极值问题,不论是极大值,还是极小值,也都发生在物体速度与传送带速度相等的时刻。v物与v传相同的时刻是运动分段的关键点,也是解题的突破口。
2. 判定运动中的速度变化(即相对运动方向和对地速度变化)的关键是v物与v传的大小与方向,对二者的比较是决定解题方向的关键。
3. 在倾斜传送带上需比较mg sin θ与F f的大小与方向,判断F f的突变情况。
高三物理总复习 牛顿运动定律 传送带模型课件
L
A
B
度L应满足的条件.
h
如图示,水平传送带AB长L=8.3m,质量为M=1kg 的木
块随传送带一起以v1=2m/s的速度向左匀速运动( 传送带 的传送速度恒定),木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,当
木块运动至最左端A点时,一颗质量为m=20g的子弹
v0=300m/s水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出速度 u=50m/s,以后每隔1s就有一颗子弹射向木块,设木块沿AB
系统所产生的热能是多少?
2、 传送带水平匀加速运动 传送带与物体的初速度均为零,传送带的加速度为 a0,则把
物体轻轻的放在传送带上时,物体将在摩擦力的作用下做匀加速 直线运动,而此时物体与传送带之间是静摩擦力还是滑动摩擦力 (即物体与传送带之间是否存在相对滑动)取决于传送带的加速 度与物体在最大静摩擦力作用下产生的加速度为 a 之间的大小关 系,这种情况下则存在着两种情况:
【答案】 (1)1.6 s (2)12.8 m (3)1.8 m
例3.物块从光滑曲面上的P点自由滑下,通过粗糙的 静止水平传送带以后落到地面上Q点,若传送带的皮 带轮沿逆时针方向转动起来,使传送带随之运动,如
图7所示,再把物块放到P点自由滑下,则:( A )
A. 物块将仍落在Q点
B. 物块将会落在Q点的左边 P
mg sinθ-μmg cosθ= m a
第五章牛顿运动定律之板块模型问题专题课件高一上学期物理
3.(板块模型)如图所示,质量为m0=2 kg的长木板静止在光滑水平面上, 现有一质量m=0.5 kg的小滑块(可视为质点)以v0=3 m/s的初速度从左端沿 木板上表面冲上木板,带动木板一起向前滑动。已知滑块与木板间的动摩
③当F>F临 时,AB一起向右运动,且发生相对滑动
对A:F-μ1m1g =m1a1 ; 对B:μ1m1g - μ2(m1+m2)g =m2a2
2.(2022·江苏西亭中学阶段练)如图所示,物块A放在长木板B上,A、B的 质量分别为2 kg和1 kg,开始时静止叠放在水平地面上,A、B间的动摩擦 因数为0.2,B与地面间的动摩擦因数为0.1。最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 重力加速度为g。现对A施加5 N的水平拉力F。(假设B足够长) (1)若将B固定不动,求3 s后A的速度;
第5章 牛顿运动定律
专题课7 板块模型
1.模型概述 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。 2.解题方法 (1)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。 (2)分别隔离两物体进行受力分析,准确求出各物体在各个运动过程中的加 速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)。 (3)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。求解中应 注意联系两个过程的纽带,即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。
2025版高考物理全程一轮复习第三章牛顿运动定律专题强化五传送带模型和“滑块_木板”模型课件
(1)在F的作用下,长木板的加速度为多大?
答案:3 m/s2 解析:(1)对长木板,根据牛顿第二定律可得a=F−Mμmg,解得a=3 m/s2.
(2)刚撤去F时,小物块离长木板右端多远?
答案:30.5 m 解析:(2)撤去F之前,小物块只受摩擦力的作用故am=μg=2 m/s2 Δx1=12at2-12amt2=0.5 m.
3.解题关键点 (1)由滑块与木板的相对运动来判断“板块”间的摩擦力方向. (2)当滑块与木板速度相同时,“板块”间的摩擦Baidu Nhomakorabea可能由滑动摩擦 力转变为静摩擦力或者两者间不再有摩擦力(水平面上共同匀速运 动).
考向1 水平面上的板块问题 例4 如图所示,在光滑的水平面上有一足够长且质量为M=4 kg的长 木板,在长木板右端有一质量为m=1 kg的小物块,长木板与小物块 间的动摩擦因数为μ=0.2,长木板与小物块均静止,现用F=14 N的 水平恒力向右拉长木板,经时间t=1 s撤去水平恒力F,g取10 m/s2,
() A.开始时行李的加速度大小为2 m/s2 B.行李经过2 s到达B处 C.行李到达B处时速度大小为0.4 m/s D.行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为0.08 m
答案:AC
考向2 动力学中的倾斜传送带问题 例2 (多选)某快递公司用倾斜传送带运送包裹,如图所示.包裹被轻 放在传送带的底端,在经过短暂的加速过程后,与传送带达到共速, 最终被运送到传送带的顶端.若传送带运行速度一定,包裹与传送带 间的动摩擦因数相同,则( ) A.在包裹加速运动阶段,传送带对包裹的作用力方向竖直向上 B.传送带倾斜角度越大,包裹在传送带上所受的静摩擦力越大 C.传送带倾斜角度越大,包裹加速所需时间越长 D.包裹越重,从传送带的底端运送到顶端所需要的时间越长
牛顿运动定律专题弹簧类模型
牛顿运动定律专题
——弹簧类模型
班级姓名
【考情分析】教材中并未专题讲述弹簧。主要原因是弹簧的弹力是一个变力。不能应用动力学与运动学的知识来详细研究。但是,在高考中仍然有少量的弹簧问题出现(可能会考到,但不一定会考到)。即使试题中出现弹簧,其目的不是为了考查弹簧,弹簧不是问题的难点所在。而是这道题需要弹簧来形成一定的情景,在这里弹簧起辅助作用。所以我们只需了解一些关于弹簧的基本知识即可。具体地说,要了解下列关于弹簧的基本知识:
1、认识弹簧弹力的特点。
2、了解弹簧的三个特殊位置:原长位置、平衡位置、极端位
置。特别要理解“平衡位置”的含义
3、物体的平衡中的弹簧
4、牛顿第二定律中的弹簧
5、用功与能量的观点分析弹簧连接体
【经典题型】
3. 有一水平放置的圆盘,上面放一个劲度系数为k的轻弹簧,其一端固定于轴O上,另一端系着质量为m的物体A,
物体A与盘面间最大静摩擦力为F fm,弹簧原长为L,现
将弹簧伸长 L后置于旋转的桌面上,如图5所示,问:
要使物体相对于桌面静止,圆盘转速n的最大值与最小值各是多
少?(k L>F fm)
5.如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧两端连接着质量分别为
m与2m的两木块,
1
开始时整个系统处于静止状态。现缓慢向上拉木块
m,直到木
2
块
m将要离开地面,
1
在这过程中木块移动的距离为___________。
6.如图所示,U型槽放在水平桌面上,M=0.5kg的物体放在槽内,弹簧撑于物体与槽壁
之间并对物体施加压力为3N,物体与槽底之间无摩擦力。当槽与物体M一起以6 m/s2的加速度向左运动时,槽壁对物体M的压力为_____N.
4.5牛顿运动定律的应用板块模型课件-高一上学期物理人教版
(1)研究铁块,根据牛顿第二定律得:F-μ2mg=ma1,解得:a1=4 m/s2 研究木板,根据牛顿第二定律得: μ2mg-μ1(M+m)g=Ma2, 解得a2=2 m/s2。
总结
01 “板-块模型”的三个关系:
1.加速度关系:通过受力分析,利用牛顿第二定律 2.速度关系:判断有无相对位移 2.位移关系:理解相对位移
典例
7.如图所示,物块A、木板B的质量分别为mA=5 kg,mB=10 kg,不计 物块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发生相对运动过程的加速度的大小; (2)若A刚好没有从B上滑下来,求A的初速度v0的大小。
典例
8. 如图,质量M=1 kg、长L=4 m的木板静止在粗糙的水平地面上,木 板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,在木板的左端放置质量m=1 kg,大 小可以忽略的铁块,铁块与木板之间的动摩擦因数μ2=0.4,某时刻起 在铁块上施加一个水平向右的恒力F=8 N,g取10 m/s2。 (1)求施加恒力F后铁块和木板的加速度大小; (2)铁块经多长时间到达木板的最右端,求此时木板的速度; (3)当铁块运动到木板最右端时,把铁块拿走,木板还能滑行的距离。
板-块模型
授课教师:陈x乾
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高中物理牛顿运动定律问题中的几个常见模型
在有关牛顿运动定律的问题中,我们会经常遇到一些相似情景的问题,如果我们能够将这些常见的模型加以归纳、总结,就可以举一反三,达到做题少、见效快的目的了。 本文就一些常见模型进行归纳,希望能够给大家一点启发。
(1)几种自由滑行的加速度大小
注:①对图二、图三:若斜面光滑,则有a =gsin θ
②对图三:若a=0,即物块恰能沿斜面匀速下滑,有θμtan =
③若物块在同一斜面上既上滑又下滑,则有θ2gsin a a =+下上
④对于阻力不变的上抛和下落,类似有g 2a a =+下上(相当于
90=θ)
例:如下图所示,粗糙的斜坡倾角α=30°,有一物体从点A 以某一初速度开始向上运动,经过2s 到达B 点速度恰好为零,然后从点B 返回点A 。已知点A 、B 间距离为16m ,求从点B 返回点A 所需的时间。(g=10m/s 2)
解:将第一过程逆向考虑,运动变成初速度为零,加速度为上a 的匀加速直线运动 由2t a 21s 上上=,即2t a 2
116上上= 解得:2s /m 8a =上
由下上和ma gcos m -mgsin ma cos mg sin mg ==+θμθθμθ(这两个表达式必须要交待)
知2s /m 105.0102sin g 2a a =⨯⨯==+θ下上
从而解得2s /m 2a =下
由2t a 21s 下下=,即2t a 2
116下下= 解得:s 4t =下
※本题在解题过程中,好多资料往往都是先解出摩擦因数μ,然后再去解下a ,这样一方面更为麻烦,另一方面也增加了出错的机会。显然,如果知道了上滑和下滑时加速度间的关系,问题就大为简便了。但由于这个结论不是课本上的,不可直接拿出来用,就如在圆周运动中常常要用到gr v =,如果直接用经结论就要被扣分一样,
这一点是我们今后在解题时必须要时刻加以注意的(下同)。
(2)图中水平桌面光滑,两种情况下加速度的区别在图四中,很容易知道M 的加速度为M
mg a a M ==
而在图五中,却容易错误地认为加速度大小与图四相同,实际上两者相差很大。
仔细分析后就会发现图五中的m 向下加速时,m 处于失重状态,其对绳子的拉力一定小于自身重力,加速度就不可能与图四相同了。只要设绳子上的拉力大小为T ,分别对M 、m 运用牛顿第二定律即可解出加速度大小为
m
M mg a a a M m +=== (3)物体只受两个力作用下的两种加速度物体只受如图六F 、mg 两个力的作用,则
若加速度沿①方向,则a 1=gtan α
若加速度沿②方向,则a 2=gsin α
这种模型在作变速运动的车厢内悬挂小球(含圆锥摆类问题)、物块沿光滑斜面滑行、放在斜面上在推力作用下与斜面保持相对静止一起加速运动、火车转弯问题的讨论、单摆回复力等问题中经常碰到,我们应该能够做到非常熟练。
(4)光滑水平面上,一物体由静止开始在恒力F 1作用下运动时间t ,后将F 1反向,大小变为F 2,经相同时间回到原出发点,则有F 2=3F 1(证明略)。
该结论非常有用,如将力改为加速度则变为运动学问题,也可将其放到机械能的做功问题中去,还可放到电场的电容器求两次电量之比问题中去等。
(5)一小球由静止开始从斜面上滑下,到达斜面底部不计能量损失地进入同种材料的水平面上滑行一段距离后停止运动,若始末两点的连线与水平面的夹角为θ(如图所示),则有:θμtan =
证明略。说明:这个模型在动能定理(见第五章)里也很常见,即在斜面上自由滑行时滑动摩擦力所做功等于在水平面上自由滑行投影部分距离滑动摩擦力所做功。
在一些问题中如果不知道这个结论,几乎无从下手。
例:如下图示的器材是:木质轨道(其倾斜部分倾角较大,水平部分足够长)、小铁块、两枚图钉、一根细线、一个量角器。只用上述器材就可以测定小铁块与木质轨道间的动摩擦因数。实验步骤是:
(1)将小铁块从倾斜轨道上的一固定位置由静止释放,让小铁块能下滑到水平轨道上。
(2)由图钉把细线钉在小铁块的起、终点处并拉直。
(3)用量角器测量____________。(先用文字说明再用字母表示)那么测得小铁块与木质轨道间的动摩擦因数可表示为μ=_____________。
答案:细线与水平面间的夹角θ,tanθ。