第5章研究力和运动的关系知识体系构建.ppt

栏目导引 知识体系构建 章末综合检测 专题归纳整合 第5章　 研究力和运动的关系 本章优化总结 知识体系构建 专题1　牛顿第二定律瞬时性的应用 在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时，经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型．全面准确地理解它们的特点,可帮助我们灵活正确地分析问题. 专题归纳整合 这些模型的共同点是：都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关．这些模型的不同点是： 模型 特点 轻绳 只能产生拉力，且方向一定沿着绳子背离受力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸长，即无论绳子所受拉力多大，长度不变(只要不被拉断)；绳子的弹力可以发生突变——瞬时产生，瞬时改变，瞬时消失 模型 特点 轻杆 既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆的轴向(只有“二力杆件”才沿杆的轴向)；认为轻杆既不可伸长，也不可缩短，轻杆的弹力也可以发生突变 轻弹簧 既能承受拉力，又可承受压力，力的方向沿弹簧的轴线；受力后发生较大形变,弹簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短时间内可认为弹力不变；当弹簧被剪断时，弹力立即消失 模型 特点 橡皮条 只能受拉力，不能承受压力；其长度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故橡皮条的弹力同样不能突变，在极短时间内可认为弹力不变；当橡皮条被剪断时，弹力立即消失 如图甲所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向的夹角为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． 例1 (1)下面是某同学对该题的一种解法： 设L1线上拉力为T1，L2线上拉力为T2，物体所受重力为mg，物体在三力作用下保持平衡，有T1cosθ＝mg，T1sinθ＝T2 所以T2＝mgtanθ 剪断细线的瞬间，T2突然消失，物体即在与T2相反的方向获得加速度． 因为mgtanθ＝ma所以加速度a＝gtanθ，方向与T2的方向相反． 你认为这个结果正确吗？请对该解法作出评价并说明理由． (2)若将图甲中的细线L1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图乙所示,其他条件不变,求解的步骤和结果与(1)完全相同,即a＝gtanθ，你认为这个结果正确吗？请说明理由． 【精讲精析】　(1)不正确．因为L2被剪断的瞬间，L1上的张力大小和方向都发生了变化.剪断瞬间物体的加速度a＝gsinθ，方向垂直于L1斜向下． (2)正确．因为L2被剪断的瞬间，弹簧L1的长度来不及发生突变，其大小和方向都不变． 【答案】　见精讲精析 专题2　牛顿运动定律的两类基本问题 1．两类问题 (1)已知物体受力情况，求解物体的运动情况，如s、v、t等． (2)已知物体的运动情况，求解物体的受力情况． 民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机在着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上．若某型号客机的紧急出口离地面高度为4.0 m，构成斜面的气囊长度为5.0 m．要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s,则 例2 (1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？ (2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？(g取10 m/s2) 专题3　牛顿运动定律与图像问题 1．求解该类问题的思路是根据题目中给出的物理过程,结合图像,并利用牛顿运动定律求解. 2．动力学中常见的图像有v－t图像、a－t图 像、F－t图像、F－a图像等． 3.利用图像分析问题时,关键是看清图像的纵、横坐标轴表示的物理量,弄清图像中斜率、截距、交点、转折点、面积等的物理意义． 质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F，其运动的v－t图像如图所示,g取10 m/s2，求： (1)物体与水平面间的动摩擦因数μ； (2)水平推力F的大小； (3)0～10 s内物体运动 位移的大小． 例3 【答案】　(1)0.2　(2)6 N　(3)46 m 专题4　超重与失重现象的分析 1．视重 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于测力计所受的拉力或台秤所受的压力． 2．超重、失重的分析 特征 状态 加速度 视重F与重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 向上 F＝m(g＋a)mg 向上加速或向下减速 特征 状态 加速度 视重F与重力的关系 运动情况 受力图