高中物理人教版 (新课标)必修17 用牛顿定律解决问题（二）课堂教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修17 用牛顿定律解决问题（二）课堂教学ppt课件，共26页。

一、力、加速度、速度的关系牛顿第二定律说明了力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，即力→加速度→速度变化(物体的运动状态发生变化).合外力和加速度之间的关系是瞬时关系，但速度和加速度之间不是瞬时关系.1.物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，合力与加速度的大小关系是F合＝ma.只要有合力，不管速度是大、还是小、或是零，都有加速度；只有合力为零，加速度才能为零.一般情况下，合力与速度无必然的联系，只有速度变化才与合力有必然的联系.
2.合力与物体运动速度同方向时，物体做加速运动；反之物体做减速运动. 3.物体所受到合外力的大小决定了物体当时加速度的大小，而物体加速度的大小又是单位时间内速度的变化量的大小(速度的变化率).加速度大小与速度大小无必然的联系，与速度的变化大小也无必然的联系，加速度的大小只与速度的变化快慢有关.
4.区别加速度的定义式与决定式定义式： ，即加速度定义为速度变化量与所用时间的比值.而 揭示了加速度决定于物体所受的合外力与物体的质量.
典例1 静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在力刚开始作用的瞬间,下列说法中正确的是( ) A．物体立即获得加速度和速度B．物体立即获得加速度,但速度仍为零C．物体立即获得速度,但加速度仍为零D．物体的速度和加速度均为零【解析】选B.由牛顿第二定律可知,力是使物体产生加速度的原因,力与加速度具有同时性,所以在力刚开始作用的瞬间,物体立即获得加速度;由Δv=aΔt可知,要使静止的物体获得一定的速度必须经过一段时间,故B正确.
二、整体法和隔离法分析连接体问题在研究力与运动的关系时，常会涉及相互关联物体间的相互作用问题，即连接体问题. 1.连接体与隔离体两个或两个以上物体相连接组成的物体系统，称为连接体.如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体. 2.外力和内力 如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的作用力，这些力是系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力.
说明：外力和内力是相对的，这要看我们选择的研究对象.一般的情况下，内力不能改变系统的运动状态.例如，人站在静止的车内，通过一条绳子拉车，如果以人和车为研究系统，人拉绳的力属于内力，无法改变车的运动状态，如果以人为研究对象，绳对人的作用力是外力，这个力跟车内地板对人的作用力平衡，使人保持静止状态.由此可知，应用牛顿第二定律解决问题时，只有明确了研究对象，才能正确区分出它所受的外力.
3.连接体问题的分析方法：整体法与隔离法(1)整体法：当系统内各物体具有相同的加速度时,可以把连接体内所有的物体组成的系统作为整体考虑,分析其受力情况,对整体列出牛顿第二定律方程求解.(2)隔离法：如果要求系统内各物体间的相互作用力时, 必须把某个物体从系统中隔离出来作为研究对象,分析受力情况,再利用牛顿第二定律列方程求解. (3)整体法应用牛顿第二定律列方程不考虑内力.如果把物体隔离出来作为研究对象，则这些内力将转换为隔离体的外力.
(4)整体法与隔离法的选择①当系统内各物体具有相同的加速度,求系统的加速度或者求系统受的外力时,优先选用整体法,不考虑系统内各物体间的内力. ②当求系统内各物体间的内力时,要用隔离法. ③有时需要多次选取研究对象,先整体后隔离或先隔离后整体.
典例2 为了测量木板和斜面间的动摩擦因数，某同学设计了这样一个实验.在小木板上固定一个弹簧测力计(弹簧测力计的质量不计)，弹簧测力计下端吊一个光滑的小球.将木板和弹簧测力计一起放在斜面上.当用手固定住木板时，弹簧测力计示数为F1；放手后使木板沿斜面下滑，稳定时弹簧测力计示数为F2，测得斜面倾角为θ，由以上数据算出木板与斜面间的动摩擦因数.(只能用题中给出的已知量表示)
【解析】把木板、小球、弹簧测力计看成一个整体，应用整体法.木板、小球、弹簧测力计组成的系统，当沿斜面下滑时，它们有相同的加速度. 设它们的加速度为a，小球的质量为m球，木板的质量为m木，则可得：(m球＋m木)gsinθ－μ(m球＋m木)gcsθ＝(m球＋m木)a可得：a＝gsinθ－μgcsθ ①
隔离小球，对小球应用隔离法， 对小球受力分析有：m球gsinθ－F2＝m球a ② 而：m球gsinθ＝F1 ③ 由①②得：F2＝μm球gcsθ ④ 由③④得
三、程序法解题在求解物体系统从一种运动过程(或状态)变化到另—种运动过程(或状态)的力学问题(称之为“程序题 ”)时，通常用“程序法”求解. 程序法：按时间的先后顺序对题目给出的物体运动过程(或不同的状态)进行分析(包括列式计算)的解题方法. “程序法”解题要求我们从读题开始，就要注意到题中能划分多少个不同的过程或多少个不同的状态，然后对各个过程或各个状态进行分析(称之为“程序分析”)，最后逐一列式求解得出结论.
程序法解题的基本思路是： (1)划分出题目中有多少个不同的过程或多少个不同的状态.(2)对各个过程或各个状态进行具体分析，确定每个过程(或每个状态)的运动规律.(3)前一个过程的结束就是后一个过程的开始，两个过程的交接点是问题的关键.
典例3 如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m0的平盘，盘中有质量为m的物体，当盘静止时，弹簧伸长了l，现向下拉盘使弹簧再伸长Δl后停止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度内，则刚松开手时盘对物体的支持力等于( )A. B. C. D.
【解析】选B.题目描述的主要有两个状态：(1)未用手拉时盘处于静止状态；(2)松开手时盘处于向上加速状态，对于这两个状态，分析可得： 当弹簧伸长l静止时，对整体有 kl=(m+m0)g ①当刚松开手时，对整体有： k(l+Δl)-(m+m0)g=(m+m0)a ②对物体有：F－mg＝ma ③ 由①、②、③解得：
四、共点力的动态平衡 动态平衡问题的特征是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中又处于一系列的平衡状态.常见的语言环境是“缓慢”移动，此时物体的加速度和速度可以认为等于零.解决动态平衡问题的方法一般采用解析法和图解法.解析法是列平衡方程，找出各力之间的关系进行判断；图解法是利用平行四边形定则或三角形定则，作出若干平衡状态的示意图，根据力的有向线段的长度和角度的变化确定力的大小和方向的变化情况.
典例4 如图所示，把球夹在竖直墙面AC和木板BC之间，不计摩擦，球对墙的压力为FN1，球对板的压力为FN2，在将板BC逐渐放至水平的过程中，下列说法正确的是 ( )A. FN1和FN2都增大B. FN1和FN2都减小C. FN1增大，FN2减小D. FN1减小，FN2增大
【解析】选B.方法一：图解法对球受力分析如图所示，受重力G、墙对球的支持力FN1′和板对球的支持力FN2′而平衡，作出FN1′和FN2′的合力F，它与G等大反向.当板BC逐渐放至水平的过程中，FN1′的方向不变，大小逐渐减小，FN2′的方向发生变化，大小也逐渐减小.如图所示，由牛顿第三定律可知：FN1=FN1′，FN2=FN2′，故B正确.