人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用课文课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用课文课件ppt，共17页。PPT课件主要包含了连接体的分类，连接体的运动特点，类型一接触连接体，课堂小结等内容，欢迎下载使用。

一、连接体： 当两个或两个以上的物体之间通过轻绳、轻杆相连或直接接触一起运动时,这个物体组成的系统叫做连接体.
二.解决连接体问题的基本方法:整体法和隔离法
整体法 整体法是指当连接体（即系统内）各物体具有相同的加速度时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体来考虑，分析其受力情况，利用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法。 采用整体法可以避免对整体内部进行繁锁的分析，常常使问题解答更加简便、明了。
隔离法 隔离法是指当研究对象涉及多个物体组成的系统，要求连接体内物体间的相互作用力时，应把某个物体或几个物体从系统中隔离出来，分析其受力情况及运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法。选择隔离对象的原则是：一要包含待求量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少. 解决连接体问题时，经常要把整体法与隔离法结合起来使用.当连接体中各物体运动的加速度相同或要求合外力时，优先考虑“整体法”，当连接体中各物体运动的加速度不相同或要求物体之间的作用力时，优先考虑“隔离法”。
根据两物体之间相互连接的媒介不同，常见的连接体可以分为四大类。 1.接触连接：两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在 一起。 2. 绳(杆)连接：两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起；3. 弹簧连接：两个物体通过弹簧的作用连接在一起；4. 与滑轮有关的连接体问题
轻绳:轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度大小总是相等。轻杆:轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，而线速度与转动半径成正比。轻弹簧:在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速率不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等。
例1 如图所示，在光滑桌面上并排放着质量分别为m、M的两个物体，对m施加一个水平推力F，则它们一起向右做匀加速直线运动，其加速度大小为多大？两物体间的弹力的大小为多大？
【解析】对M 和m 组成的系统进行受力分析，水平方向系统只受推力F
由牛顿第二定律：F＝(m＋M)a 解得：a＝F/(m＋M)隔离分析M 受力，水平方向只有与m 间的弹力，即： FN ＝Ma＝MF/(m＋M)
例2、如图所示，质量分别为m、M 的两物体P、Q 保持相对静止，一起沿倾角为θ的固定光滑斜面下滑，Q 的上表面水平，P、Q之间的动摩擦因数为μ，则下列说法正确的是(　　)
A. P处于超重状态B. P受到的摩擦力大小为μmg，方向水平向右C. P受到的摩擦力大小为mgsin θcs θ，方向水平向左D. P受到的支持力大小为mgsin 2θ
解析 由题意可知，P有向下的加速度，处于失重状态，选项A错误；对P、Q整体，根据牛顿第二定律有(M＋m)gsin θ＝(M＋m)a，得加速度a＝gsin θ，将沿斜面向下的加速度a＝gsin θ沿水平方向和竖直方向分解，如图所示，则a1＝acs θ＝gsin θcs θ，a2＝asin θ＝gsin2 θ，对P分析，根据牛顿第二定律，水平方向
类型二　绳(或杆)连接体
例3、如图所示，有材料相同的P、Q两物块通过轻绳相连，并在拉力F作用下沿斜面向上运动，轻绳与拉力F的方向均平行于斜面。当拉力F一定时，Q受到绳的拉力(　　)
A. 与斜面倾角θ有关 B. 与动摩擦因数有关 C. 与系统运动状态有关 D. 仅与两物块质量有关
【解析】 设P、Q的质量分别为m1、m2，Q受到绳的拉力大小为FT，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，根据牛顿第二定律，对整体分析，有F－(m1＋m2)gsin θ－μ(m1＋m2)gcs θ＝(m1＋m2)a； 对Q分析：有FT－m2gsin θ－μm2gcs θ＝m2a，解得可见Q受到绳的拉力FT与斜面倾角θ、动摩擦因数μ和系统运动状态均无关，仅与两物块质量和F有关，选项D正确。
例4、如图所示，两个质量分别为m1＝3 kg、m2＝2 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接。两个大小分别为F1＝30 N、F2＝20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则(　　)
A. 弹簧测力计的示数是50 NB. 弹簧测力计的示数是24 N[来源C. 在突然撤去F2的瞬间，m2的加速度大小为4 m/s2D. 在突然撤去F2的瞬间，m1的加速度大小为10 m/s2
例5.一人在井下站在吊台上，用如图所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦不计绳的质量。吊台的质量m=15kg，人的质量为M=55kg，起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s2，求这时人对绳子的拉力大小。
类型四 与滑轮有关的连接体问题
解：选人和吊台组成的系统为研究对象，受力如右图所示，F为绳的拉力,由牛顿第二定律有： 2F - ( m + M )g = (M + m )a 则拉力大小为：
例6.如图所示，两物块质量为M和m，用轻绳连接后放在倾角为θ的固定斜面上，物块和斜面的动摩擦因数为μ，用沿斜面向上的恒力F 拉物块M 运动，求中间绳子的张力.
五、连接体中的外力和内力的比例关系
F - (M+m)gsinθ-μ(M+m)gcsθ= (M+m)a （1）
T - mgsinθ-μmgcsθ= ma （2）
T= m（a+ gsinθ-μgcsθ）= mF／( M+m)
N=(M+m)gcsθ
由(1)(2)式联立解得:
解：M 和m 整体受力情况如图所示
F - (M+m)gsinθ- f = (M+m)a
当连接体中的两物体与平面间的摩擦因数相同时,两物体间的相互作用力T只与连接体系统的质量和牵引力F有关，与系统的加速度a、摩擦因数μ、斜面倾角θ无关。
例7.如图所示,质量为mA和mB的两物体A、B放在水平光滑桌面上,当用某一水平力拉B时，A、B两物恰好一起以加速度a作匀加速运动，那么水平拉力F多大？若加一水平力拉物体A，问拉力为多大时物A才不会从物B上滑下来？
六、连接体中的临界问题
解:(1)水平力F拉B时,A、B恰能一起以加速度a作匀加速运动,说明此时A受的摩擦力为最大静摩擦力.由牛顿第二定律得: fmax=mAa ……①以整体为研究对象： ②两式联立得 （2）当水平力拉A且AB一起加速运动时,水平拉力最大时,AB间的摩擦力也为最大静摩擦力,对AB整体由牛顿第二定律得: Fmax=(mA+mB)a2 ……① 对B由牛顿第二定律得: fmax=mBa2 ……② 由①②式联立解得： Fmax=(mA+mB)fmax/mB 所以，当拉力F≤ (mA+mB)fmax/mB 时，A不会从B上滑下来。
说明：在许多情况中，当研究对象的外部或内部条件超过某一临界值时，它的运动状态将发生“突变”，这个临界值就是临界条件，而题目往往不会直接告诉你物体处于何种状态．解决这类问题的方法一般先是求出某一物理量的临界值，再将题设条件和临界值进行比较，结合相应的物理规律解决问题。
例8、如图所示，质量m1=40kg的物块A放于光滑水平面上，另一质量m2=10kg物块B放于A的上表面上，B的上表面水平。A、B间摩擦因数μ=0.4 。 (1）当水平拉力F=40N时，A、B的加速度多大？（2）当F=100N时，AB的加速度又多大？（g取10m/s2)
解：当有水平拉力F作用于B时，A、B受力如图所示
所以AB一起加速度
A、B加速度不等，AB间有滑动
1.解决连接体问题时,先整体分析列方程,再隔离一个物体分析列方程,然后联立解出待求量.2.内力和整体的牵引力的关系式 与斜面θ无关,与μ无关.3.对于连接体中临界问题,要分析物体可能所处的临界状态,求出对应的临界值,再将题设条件和临界值进行比较，结合相应的物理规律解决问题。.