高一物理牛顿定律的应用北师大版知识精讲.docVIP

高一物理牛顿定律的应用北师大版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 牛顿定律的应用、合力的计算方法、牛顿定律解题的一般过程 ［知识总结归纳］ 1. 运用牛顿运动定律解题应该注意： （1）弄清题目中所研究的物理过程，尽可能的画出实物图。 （2）从题目涉及的实物中选取明确的研究对象。 （3）认真分析研究对象所受的外力，清楚的画出它的受力分析图。 （4）当所研究的物体受的外力都不在一条直线上时，如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力，如果物体受力较多时，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力。 （5）分析研究对象的运动状态。 （6）根据牛顿运动定律列方程。 （7）选一个研究对象不能解决问题时，应再选其他研究对象列式，联立求解。 （8）检查计算结果是否合理。 2. 合成法（平行四边形定则） 若物体只受两个力作用而产生加速度时，应用力的合成法较简单。注意合外力的方向就是加速度的方向。因此只要知道合外力的方向，就可知道加速度的方向，反之亦然。在解题时要准确做出力的平行四边形。 3. 正交分解法。 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法解题，多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上。 特殊情况下分解加速度比分解力更简单。 例：如图所示，质量为M的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a斜向上作减速运动，a与水平方向夹角为θ，求人受的支持力和摩擦力。 以人为研究对象，受力分析如图甲所示摩擦力F2为所求值，且必沿水平方向，可假设为向右，将加速度a沿水平方向和竖直方向分解如图乙所示。 根据牛顿第二定律得： 【典型例题】 例1. 如图1所示，轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板，竖立在水平面上，在薄板上放一重物，手将重物向下压缩到一定程度后，突然将手撤去，则重物将被弹簧射出去，则在弹射过程中（重物与弹簧脱离之前）重物的运动情况是（ ） A. 一直加速运动 B. 匀加速运动 C. 先加速运动后减速运动 D. 先减速运动后加速运动 解析：物体的运动状态的改变取决于所受合外力。所以，对物体进行准确的受力分析是解决此题的关键。物体在整个过程中受到重力和弹簧弹力的作用。刚放手时，弹簧弹力大于重力，合力向上，物体向上加速运动，但随着物体上移，弹簧形变量减小，弹力随之变小，合力减小，加速度减小；当弹簧弹力减至与重力相等瞬间，合力为零，加速度为零，此时物体的速度最大；此后，弹簧弹力继续减小，物体受到的合力向下，物体做减速运动，当弹簧恢复原长时，二者分离。 答案：C 疑难解析：解此类题时，受力分析、运动过程分析是关键。要建立起清晰的物理情景，搞清物理过程，且要寻找运动过程中的重要的临界点，如上题中F＝k△x＝mg的点和弹簧恢复原长的特殊点。 例2. 静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用，该力随时间变化的关系如图2所示，则下列说法中正确的是（ ） A. 物体在2s内的位移为零 B. 4s末物体将回到出发点 C. 2s末时物体的速度为零 D. 物体一直在朝一个方向运动 解析：由F＝ma知，物体各段加速度大小不变、方向改变，但加速度与速度不同。由物体的运动过程分析可知，0～1s，物体朝正方向做匀加速直线运动，1s末达到一定速度，此时加速度反向，物体并不会立即反向运动，而是继续向前做匀减速运动，至2s末速度恰为零。之后重复上述过程，由以上分析知正确答案为CD。 疑难解析：对力和运动关系一类问题的分析思路是：力→加速度→速度变化（运动状态改变），即物体受到合外力决定了物体当时加速度的大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度的变化而与物体当时的速度无关。 例3. 一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在底角θ＝53°的斜面顶端（如图3甲所示），斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10m/s2的加速度向左做加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力。 解析：先分析物理现象。用极限法把加速度a推到两个极端来分析：当a较小（a→0）时，小球受到三个力（重力、绳拉力和斜面的支持力）作用，此时绳平行于斜面；当a较大（足够大）时，小球将“飞离”斜面，此时绳与水平方向的夹角未知。那么，a＝10m/s2向左时，究竟是上述两种情况中的哪一种？解题时必须先求出小球离开斜面的临界值a0，然后才能确定。 解答：令小球处在离开斜面的临界状态（N刚好为零