高三物理《牛顿第二定律》课件粤教版.ppt

第三章牛顿运动定律传送带类分水平、倾斜两种按转向分顺时针、逆时针转两种。一、传送带问题1．传送带问题分类物体和传送带等速时刻是摩擦力的大小、方向、运动性质的分界点。2．传送带问题解题策略首先根据初始条件比较物体对地的速度v物与v传的大小与方向，明确物体受到的摩擦力的种类及其规律，然后分析出物体受的合外力和加速度大小和方向，再结合物体的初速度确定物体的运动性质。（1）受力分析和运动分析是解题的基础。（2）参考系的正确选择是解题的关键。运动分析中根据合外力和初速度明确物体的运动性质是以地面为参考系的，根据运动学公式计算时，公式中的运动学量v、a、s都是以地为参考系的。而涉及到摩擦力的方向和摩擦生热现象中S相是以传送带为参考系的。物体在传送带上的划痕就是以传送带为参考系的。例1.绷紧的水平传送带始终保持v=1m/s的恒定速率运行，一质量为m=4kg的行李无初速度地放在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。⑴.求行李从A到B所用的时间．⑵.如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处，求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。ABv例2.如图所示，一物块m从某曲面上的Q点自由滑下，通过一粗糙静止的传送带后，落到地面P点，若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来，使传送带也随之转动，再把该物块放到Q点自由滑下，那么：A.它仍能落在P点B.它将落在P点的左边C.它将落在P点的右边D.无法判断落点，因为它可能落不到地面上来QPA例3.如图,传送带与水平地面倾角θ=37º，从A端到B端的距离L=16m，传送带以v=10m/s的速率逆时针转动,在传送带的上端A无初速度地放一个质量为0.5kg的小物体，若已知该物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，求小物体从A端运动到B端所需的时间是多少？（g取10m/s2sin370=0.6）解：过程一．物体放在传送带后，受到滑动摩擦力的方向沿斜面向下，物体沿传送带向下做初速度为零的匀加速运动mg37010037cos37sinmamgmg2001/10)37cos37(sinsmga物体加速到与传送带速度相等所用的时间savt111物体在t1时间内的位移mtas521211当物体的速度达到传送带的速度时，由于μ＜tanθ,继续做加速运动．当物体的速度大于传送带的速度时，受到滑动摩擦力的方向沿斜面向上．mg37020037cos37sinmamgmg2002/2)37cos37(sinsmga设后一阶段直滑至底端所用的时间为t2，由222221tavtsL解得：t2=1st2=-11s（舍去）所以物体从A端运动到B端的时间t=t1+t2=2ssaSt421622发散思维：若传送带顺时针转动，小物体从A端运动到B端所需的时间是多少？20037cos37sinmamgmg2002/2)37cos37(sinsmga221atL设物体从A端运动到B端所需的时间是t例4.如图所示，水平传送带A、B两端相距S＝3.5m，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。工件滑上A端瞬时速度vA＝4m/s,达到B端的瞬时速度设为vB。(1)若传送带不动，vB多大？(2)若传送带以速度v(匀速）逆时针转动，vB多大？(3)若传送带以速度v(匀速）顺时针转动，vB多大？(4)请你画出vB–v的图像ABAvBv．．sABAvBv．．s解:(1)(2)传送带不动或逆时针转动时，工件从A到B一直做匀减速运动smasvvAB/322asvvAB222根据2/1smga加速度(3)传送带顺时针转动时，根据传送带速度v的大小，由下列五种情况：①若v＝4m/s，工件与传送带速度相同，均做匀速运动，工件到达B端的速度vB=4m/s若工件由A到B，全程做匀加速运动，到达B端的速度smgsvvAB/2322③若工件由A到B，先做匀加速运动，当速度增加到传送带速度v时，工件与传送带一起作匀速运动速度相同，工件到达B端的速度vB=v.smvsm/4/23⑤若v≤3m/s时，工件由A到B，全程做匀减速运动，到达B端的速度vB=3m/s.见第⑴⑵问求解．④若4m/s＞v＞3m/s时，工件由A到B，先做匀减速运动，当速度减小到传送带速度v时，工件与传送带一起作匀速运动，工件到达B端的速度vB＝v。22/1smga②若工件由A到B，全程做匀加速运动，到达B端的速度smv/23smvB/23图像能形象地表达物理规律，能直观地叙述物理过程，并鲜明的表示物理量间的函数关系。二、图像在用物理解题中的应用首先应明确所给的图象是什么图象，即认清图象中横、纵轴所代表的物理量及它们的“函数关系”。其次要清楚的理解图象中的“点”、“线”、“斜率”、“截距”、“面积”的物理意义。点：图线上的每一个点对应研究对象的一个状态。线：表示研究对象的变化过程和规律。斜率：表示横、纵坐标上两物理量的比值面积：表示横、纵坐标上两物理量的“成绩”截距：表示横、纵坐标两物理量在“边界”条件下的物理量的大小。例6．一物体沿斜面向上以12m/s的初速度开始滑动，它沿斜面运动的V—t图像如图所示，则斜面的倾角以及斜面与物体间的动摩擦因数分别为多少？24t/sv(m/s）o1312－1253/15030FaABo例7.如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA和mB的两个物体得出的加速度a与力F之间的关系图线，分析图线可知：①比较两地的重力加速度，有gAgB②比较两物体的质量，有mAmB③比较两地的重力加速度，有gA=gB④比较两物体的质量，有mAmBA.②③B.①②C.①④D.③④B例8.物体A、B都静止在某地的不同水平面上，它们的质量分别为mA、mB，与水平面间的动摩擦因数分别为μA、μB，用平行于水平面的拉力F拉物体A、B，所得加速度a与拉力F的关系图线分别如图中的A、B，则可知：A.μA=μB，mAmBB.μAμB，mAmBC.可能mA=mBD.μAμB，mAmBFaABoA1FmgaFgmm变力作用下的动力学问题,往往涉及到几个相互作用的物体,探讨的一般是分离的问题,这就需要理解两物体刚好分离时的特点:三、变力作用下的动力学问题1.速度相等2.加速度相等3.相互作用力刚好为零例9.如图甲所示，质量分别为m1=1kg和m2=2kg的AB两物块并排放在光滑水平面上，若对A、B分别施加大小随时间变化的水平外力F1和F2，若F1=（9-2t）N，F2=（3+2t）N,则⑴经多少时间t0两物块开始分离？⑵在同一坐标乙中画出两物块的加速度a1和a2随时间变化的图象⑶速度的定义为v=ΔS/Δt，“v-t”图线下的“面积”在数值上等于位移ΔS；加速度的定义为a=Δv/Δt，则“a-t”图线下的“面积”在数值上应等于什么？⑷试计算A、B两物块分离后2s末速度各多大？ABF1F2ABF1F2解：⑴设经过时间t,物体A和B分离，此时它们之间的弹力为零，它们的加速度相等2211mFmFtt5.129即：解：出t=2.5s分离后（t2.5s),物体A和B的加速度分别为211/)29(smtmFaA222/)5.1(smtmFaBt/sa/ms-22408632156410．Ａ．Ｂ⑵分离前,物体A和B的加速度相同为22121/4smmmFFa画出两物块的a-t图线如右图示⑶“a-t”图线下的“面积”在数值上等于速度的变化Δv⑷由⑶算出图线下的“面积”即为两物块增加的速度1(2.54.5)414/2Avmsv142.5(46)220/2Bvms例10.一根劲度系数为k，质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为m的物体，有一木板将物体托住，并使弹簧保持原长，如图所示．现让木板由静止以加速度a（ag）匀加速向下运动，求经过多长时间木板与物体分离？kaagmt)(2例11．如图所示，一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计，盘内放一个物体P处于静止，P的质量m=12kg，弹簧的劲度系数k=300N/m。现在给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在t=0.2s内F是变力，在0.2s以后F是恒力，g=10m/s2,则F的最小值和最大值是多少？F当P与盘分离时拉力F最大，Fmax=m(a+g)=360N.当P开始运动时拉力最小，此时对物体P和秤盘组成的整体有Fmin=ma=240N解：因为在t=0.2s内F是变力，在t=0.2s以后F是恒力，所以在t=0.2s时，P离开秤盘。此时P受到盘的支持力为零，由于盘和弹簧的质量都不计，所以此时弹簧处于原长。在0－0.2s这段时间内P向上运动的距离：mkmgx4.0由匀加速运动公式221atx22/202smtxa加速度例12.一弹簧秤的秤盘质量m1=1.5kg，盘内放一质量为m2=10.5kg的物体P，弹簧质量不计，其劲度系数为k=800N/m，系统处于静止状态，如图所示。现给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初0.2s内F是变化的，在0.2s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少？（g=10m/s2F解：因为在t=0.2s内F是变力，在t=0.2s以后F是恒力，所以在t=0.2s时，P离开秤盘。此时P受到盘的支持力为零，由于盘的质量m1=1.5kg，所以此时弹簧处于压缩状态。设在0--0.2s这段时间内P向上运动的距离为x,对物体P，当与盘刚分离时，据牛顿第二定律可得：对于盘和物体P整体应用牛顿第二定律可得：amgmF22①ammgmmxkgmmkF)()()(212121②kamgmx12联立①②两式解出③由匀加速运动公式221atx④联立③④两式解出a=6m/s2当P与盘分离时拉力F最大，Fmax=m2(a+g)=168N.当P开始运动时拉力最小，此时对物体P和秤盘组成的整体有Fmin=（m1+m2)a=72NABC例13.如图所示，三个物体的质量分别为mA、mB、mC，不计一切摩擦。现在用一水平推力F作用在C上，为了是三者保持相对静止，F多大？