文档介绍：专题二牛顿定律在直线运动中的应用
第2课时牛顿定律的综合应用
一、动力学解题的两种基本类型
此类题目一般为中等难度题,题目都是选取一个具体的物理过程,创设一定的物理情景,按照一定的程序进行解题,考查对运动学和动力学基本原理的掌握情况.
动力学解题的两种基本类型:(1)已知物体运动情况求受力情况;(2)已知物体受力情况求运动情况;而解答这两类问题的关键是分析清楚物体的受力情况和运动情况,弄清所给的物理情景,加速度是动力学和运动学公式之间联系的桥梁.
例1:小明家刚买车的第一天,,!,递过来一张超速罚款单,并指出最高限速是60km/:估计路面与水平面的夹角为15°;查课本可知轮胎与路面的动摩擦因数μ=;从汽车说明书上查出该汽车的质量是1570kg,小明的爸爸体重是60kg;°=,sin15°=,你能否用学过的知识到法庭为小明的爸爸做无过失辩护?(取g=)
解:能进行无过失辩护.
对汽车整体分析由牛顿第二定律得,
Mgsin +f=ma,N-mgcos =0
又f=μN,所以a=μgcos +gsin
代入数据得a=
刹车可以认为是匀减速过程,末速度为零
根据vt2-vo2=-2as 得:
v0=14m/s≈50km/h<60km/h,故不超速.
【解析】本题以日常生活问题为背景要求学生能正确获取并处理有用的信息、把实际问题转化成物理问题,找出解题的一个突破点,进行受力分析,弄清楚动力学问题的关键是牛顿第二定律,联系运动学和动力学的焦点是加速度.
【方法技巧小结】
获取有用信息,,就要先通过牛顿定律求得加速度,.
如图2­2­1所示,长L=75cm的静止直筒中有一不计大小的小球,筒与球的总质量为4kg,现对筒施加一竖直向下、大小为21N的恒力,使筒竖直向下运动,经t=,小球恰好跃出筒口,求小球的质量.(不计阻力,取g=10m/s2)
图2­2­1
由运动学公式得
h1=at2 h2= gt2
又有L=h1-h2
代入数据解得:a=16m/s2
又因为筒受到重力(M-m)g和向下作用力F,
【解析】设筒与小球的总质量为M,小球的质量为m,筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速度为零的匀加速运动,设加速度为a;小球做自由落体运动,设在时间t内,筒与小球的位移分别为h1、h2(球可视为质点).
据牛顿第二定律有
F+(M-m)g=(M-m)a
代入数据得m=
二、弹簧模型
弹簧模型的特征是以弹力的变化为依托,关联两个或两个以上物体设置复杂的物理情景,考查力的概念、平衡条件、牛顿定律的应用及能的转化与守恒,.
例2:如图2­2­2所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为mA、mB,弹簧的劲度系数为k,,现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动,求物块B刚要离开C时:
(1)物块A的加速度a;
(2)从开始到此时物块
A的位移d. (重力加
速度为g)
图 2­2­2