高中物理第五章研究力和运动的关系本章整合课件沪科版必修1

二、牛顿第二定律
内容:物体的加速度跟受到的作用力成正比, 跟物体的质量成反比 表达式:������ = ������������ 牛顿第 二定律 矢量性:������的方向与������ 的方向相同 瞬时性:������随������的变化而变化 理解 独立性:每个力都可独立地使物体产生 加速度 同体性:������、������、������是同一个物体的三个量
答案:(1)8.0 m/s (2)4.2 s
1 s1+s2= a3������3 2 ,t3= 2
10 s≈3.2 s,所以物体从绳子断了开始到返回
方法技巧解决动力学基本问题时对力的处理方法 1.平行四边形定则:若物体在两个共点力的作用下产生加速度,可 用平行四边形定则求F合,然后求加速度。 2.正交分解法:物体受到三个或三个以上的不在同一条直线上的 力作用时,常用正交分解法。一般把力沿加速度方向和垂直于加速 度方向进行分解。
三、动力学中的传送带模型 传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题。 【例3】 某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送 到飞机上,传送带与地面的夹角θ=30°,传送带两端A、B的距离 L=10 m,传送带以v=5 m/s的恒定速度匀速向上运动。在传送带底 端A轻放上一质量m=5 kg的货物,货物与传送带间的动摩擦因数 3 μ= 。求货物从A端运送到B端所需的时间。(g取10 m/s2)
(1)小环的质量m。 (2)细杆与地面间的夹角α。
解析:由题图得:0~2 s内, Δ������ 1 a= = m/s2=0.5 m/s2 Δ������ 2 根据牛顿第二定律可得:前2 s有F1-mgsin α=ma 2 s后有F2=mgsin α, 联立两式代入数据可解得:m=1 kg,α=30°。 答案:(1)1 kg (2)30° 方法技巧1.对F-t图像要结合物体受到的力,根据牛顿第二定律分 别求出各段的加速度,分析每一时间段的运动性质。 2.对a-t图像,要注意加速度的正、负,分析每一段的运动情况,然 后结合物体的受力情况根据牛顿第二定律列方程。 3.对F-a图像,首先要根据具体的物理情景,对物体进行受力分析, 然后根据牛顿第二定律推导出a-F间的函数关系式,由函数关系式 明确图像的斜率、截距的意义,从而求出未知量。
2
解析:以货物为研究对象,由牛顿第二定律得 μmgcos 30°-mgsin 30°=ma 解得a=2.5 m/s2 ������ 货物匀加速运动时间 t1= =2 s
货物匀加速运动位移
1 s1= ������������1 2 =5 2
������
m
然后货物做匀速运动,运动位移 s2=L-s1=5 m 匀速运动时间 ������ t2= 2=1 s 货物从 A 端到 B 端所需的时间 t=t1+t2=3 s。
������2 1 2
物体匀减速运动的位移为 s2= v1t2=4.0 m
1 2Biblioteka 丙 此后物体沿斜面匀加速下滑,设物体沿斜面下滑的加速度为 a3, 受力分析如图丙所示。 根据牛顿第二定律可得 mgsin θ-f'=ma3,得 a3=4.0 m/s2 设物体由最高点下滑到斜面底端的时间为 t3,根据运动学公式 可得 斜面底端的时间为 t'=t2+t3=4.2 s。
其中受力分析和运动过程分析是基础,牛顿第二定律和运动学公 式是工具,加速度是连接力和运动的桥梁。
【例1】 如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定的斜面底端有 一质量m=1.0 kg的物体。物体与斜面间动摩擦因数μ=0.25,现用轻 细绳拉物体由静止沿斜面向上运动。拉力F=10 N,方向平行斜面 向上。经时间t=4.0 s绳子突然断了,求: (1)绳断时物体的速度大小。 (2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间。(已 知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,g取10 m/s2)
三、牛顿第二定律的应用
两类基 已知运动情况求受力情况 牛顿第二定 律的应用 本内容 已知受力情况求运动情况 超重和 失重 超重:加速度向上,������ > ������ 失重:加速度向下,������ < ������ 完全失重:加速度向下且等于������
一、动力学的两类基本问题 解决动力学两类问题的基本思路:
二、图像在动力学中的应用 在动力学与运动学问题中,常见、常用的图像是位移图像(s-t图 像)、速度图像(v-t图像)和力的图像(F-t图像)等,这些图像反映的是 物体的运动规律、受力规律,而绝非代表物体的运动轨迹。
【例2】如图甲所示,固定光滑细杆与地面成一定夹角为α,在杆 上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动,推 力F与小环速度v随时间变化规律如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2。求:
答案:3 s
������
方法技巧1.水平传送带问题:求解的关键在于对物体所受的摩擦 力进行正确的分析判断。判断摩擦力时要注意比较物体的运动速 度与传送带的速度,也就是分析物体在运动位移s(对地)的过程中速 度是否和传送带速度相等。物体的速度与传送带速度相等的时刻 就是物体所受摩擦力发生突变的时刻。 2.倾斜传送带问题:求解的关键在于认真分析物体与传送带的相 对运动情况,从而确定其是否受到滑动摩擦力作用。如果受到滑动 摩擦力作用应进一步确定其大小和方向,然后根据物体的受力情况 确定物体的运动情况。当物体速度与传送带速度相等时,物体所受 的摩擦力有可能发生突变。
第五章 研究力和运动的关系
本
章
整
合
本章知识可分为三个组成部分。第一部分:牛顿第一定律;第二部 分:牛顿第二定律;第三部分:牛顿第二定律的应用。 一、牛顿第一定律
内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或 静止状态,直到外力迫使它改变运动状态 牛顿第 一定律 为止 力是改变物体运动状态的原因 理解 一切物体在任何情况下都具有惯性, 惯性大小由质量唯一决定
解析:(1)物体沿斜面向上运动过程中,受拉力F、斜面支持力N、 重力mg和摩擦力f,如图甲所示,设物体沿斜面向上运动的加速度为 a1,根据牛顿第二定律有: F-mgsin θ-f=ma1 又f=μN,N=mgcos θ 联立以上各式代入数据解得:a1=2.0 m/s2 t=4.0 s时物体的速度大小v1=a1t=8.0 m/s
甲
乙 (2)绳断时物体距斜面底端的位移为 s1= a1t2=16 m,绳断后物体 沿斜面向上做匀减速直线运动,设运动的加速度大小为 a2,受力分析 如图乙所示,则根据牛顿第二定律有: mgsin θ+f=ma2 解得 a2=8.0 m/s2 物体匀减速运动的时间 ������ t2= 1 =1.0 s