（公开课课件）运用牛顿第二定律解决连接体问题.ppt

1、mM运用牛顿第二定律解决连接体问题2、理解并能应用牛顿第二定律、理解并能应用牛顿第二定律3、能应用牛顿运动定律解连接体问题、能应用牛顿运动定律解连接体问题1、知道整体法和隔离、知道整体法和隔离法法方法方法研究对象研究对象选择原则选择原则整体法整体法将一起运动的物体系作将一起运动的物体系作为研究对象为研究对象求解物体系整体的求解物体系整体的加速度和所受外力加速度和所受外力隔离法隔离法将系统中的某一物体为将系统中的某一物体为研究对象研究对象求解物体之间的内求解物体之间的内力力知识梳理知识梳理一、整体法与隔离法一、整体法与隔离法在实际问题中，常常遇到几个相互联系的、在外力作用在实际问题中，常常遇到几

2、个相互联系的、在外力作用下一起运动的物体系。因此，在解决此类问题时，必然下一起运动的物体系。因此，在解决此类问题时，必然涉及选择哪个物体为研究对象的问题。涉及选择哪个物体为研究对象的问题。二、内力和外力二、内力和外力1系统：相互作用的物体称为系统系统由两个或两个以系统：相互作用的物体称为系统系统由两个或两个以上的物体组成上的物体组成2系统内部物体间的相互作用力叫系统内部物体间的相互作用力叫内力内力，系统外部物体对，系统外部物体对系统内物体的作用力叫系统内物体的作用力叫外力外力nnamamamamF332211合12()nFmmma合三、系统牛顿第二定律三、系统牛顿第二定律牛顿第二定律不仅对单个

3、质点适用，对系统也适用，并且有时对系统运用牛顿牛顿第二定律不仅对单个质点适用，对系统也适用，并且有时对系统运用牛顿第二定律要比逐个对单个物体运用牛顿第二定律解题要简便许多，可以省去一些第二定律要比逐个对单个物体运用牛顿第二定律解题要简便许多，可以省去一些中间环节，大大提高解题速度和减少错误的发生。中间环节，大大提高解题速度和减少错误的发生。对系统运用牛顿第二定律的表达式为：对系统运用牛顿第二定律的表达式为：即系统受到的合外力即系统受到的合外力(系统以外的物体对系统内物体作用力的合力系统以外的物体对系统内物体作用力的合力)等于系统内各物体的质量与其加速度乘积的矢量和。等于系统内各物体的质量与其加

4、速度乘积的矢量和。 若系统内物体具有相同的加速度，表达式为：若系统内物体具有相同的加速度，表达式为：ynxnammmFyammmFx).().(2121四、四、整体法与隔离法的综合应用整体法与隔离法的综合应用实际上，不少问题既可用实际上，不少问题既可用“整体法整体法”也可用也可用“隔离法隔离法”解，也有解，也有不少问题则需要交替应用不少问题则需要交替应用“整体法整体法”与与“隔离法隔离法”。因此，方法的。因此，方法的选用也应视具体问题而定。选用也应视具体问题而定。合力（外力）合力（含内力）加速度 a隔离法整体法1.求内力：先整体求加速度，后隔离求内力。求内力：先整体求加速度，后隔离求内力。2.

5、求外力：先隔离求加速度，后整体求外力。求外力：先隔离求加速度，后整体求外力。 相同材料的物块相同材料的物块m和和M用轻绳连接，在用轻绳连接，在M上施加恒力上施加恒力 F，使两物块作匀加，使两物块作匀加速直线运动速直线运动,求在下列各种情况下绳中张力。求在下列各种情况下绳中张力。FMm(1)地面光滑，地面光滑，T=? (2)地面粗糙，摩擦因素地面粗糙，摩擦因素 T=？FMm实战演练一实战演练一(3)竖直加速上升，竖直加速上升，T=?(4)斜面光滑，加速上升，斜面光滑，加速上升，T=?MmFmMF解：（解：（1）由牛顿第二定律，对整体可得：）由牛顿第二定律，对整体可得：F=(M+m)a隔离隔离m可

6、得：可得：T=ma联立解得：联立解得：T=mF/(M+m)(2) 由牛顿第二定律，对整体可得：由牛顿第二定律，对整体可得：F-(M+m)g=(M+m)a隔离隔离m可得：可得：T-mg =ma联立解得：联立解得：T=mF/(M+m)FMmTFMmT Tf(3)竖直加速上升，竖直加速上升，T=?(4)斜面光滑，加速上升，斜面光滑，加速上升，T=?MmFmMF解：由牛顿第二定律，对整体可得：解：由牛顿第二定律，对整体可得：F- (M+m)g=(M+m)a隔离隔离m可得：可得：T-mg=ma联立解得：联立解得：T=mF/(M+m)解：由牛顿第二定律，对整体可得：解：由牛顿第二定律，对整体可得：F- (

7、M+m)gsin=(M+m)a隔离隔离m可得：可得：T-mgsin=ma联立解得：联立解得：T=mF/(M+m)总结：总结：无论无论m、M质量大小关系如何，无论接触面是否光滑，无质量大小关系如何，无论接触面是否光滑，无论在水平面、斜面或竖直面内运动，细线上的张力大小不变。论在水平面、斜面或竖直面内运动，细线上的张力大小不变。动力分配原则：两个直接接触或通过细线相连的物体在外力的作动力分配原则：两个直接接触或通过细线相连的物体在外力的作用下以共同的加速度运动时，各个物体分得的动力与自身的质量成用下以共同的加速度运动时，各个物体分得的动力与自身的质量成正比，与两物体的总质量成反比。正比，与两物体的

8、总质量成反比。条件：加速度相同；接触面相同条件：加速度相同；接触面相同FMm同步练习同步练习1如图所示，质量分别为如图所示，质量分别为mA、mB的的A、B两物块用轻线连接放两物块用轻线连接放在倾角为在倾角为的斜面上，用始终平行于斜面向上的拉力的斜面上，用始终平行于斜面向上的拉力F拉拉A，使它，使它们沿斜面匀加速上升，们沿斜面匀加速上升，A、B与斜面的动摩擦因数均为与斜面的动摩擦因数均为，为了增，为了增加轻线上的张力，可行的办法是（加轻线上的张力，可行的办法是（ ）A增大增大A物的质量物的质量 B增大增大B物的质量物的质量C增大倾角增大倾角 D增大动摩擦因数增大动摩擦因数答案：B命题视角命题视角

9、1 2 .如图如图211所示，在粗糙水平面上放着两个质量分别为所示，在粗糙水平面上放着两个质量分别为m1、m2的铁块的铁块1、2，中间用一原长为，中间用一原长为L、劲度系数为、劲度系数为k的轻弹的轻弹簧连接起来，铁块与水平面间的动摩擦因数为簧连接起来，铁块与水平面间的动摩擦因数为。现用一水。现用一水平力平力F拉铁块拉铁块2，当两个铁块一起以相同的加速度做匀变速运，当两个铁块一起以相同的加速度做匀变速运动时，两铁块间的距离为动时，两铁块间的距离为 ()图图211算一算,你就知道了！规范解题规范解题以铁块以铁块1、2整体为研究对象，由牛顿第二整体为研究对象，由牛顿第二定律有：定律有：F(m1m2)

10、g(m1m2)a，设两铁块间的距，设两铁块间的距离为离为x，以铁块，以铁块1为研究对象，由牛顿第二定律有：为研究对象，由牛顿第二定律有：k(xL)m1gm1a，联立求解可知选项，联立求解可知选项C正确。正确。3、物体、物体B放在物体放在物体A上，上，A、B的上下表面均与斜面平行（如图）。的上下表面均与斜面平行（如图）。当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动向上做匀减速运动时时( ) A.A受到受到B的摩擦力沿斜面方向向上的摩擦力沿斜面方向向上B.A受到受到B的摩擦力沿斜面方向向下的摩擦力沿斜面方向向下C.A、B之间的摩擦力为零之间的摩

11、擦力为零D.A、B之间是否存在摩擦力取决与之间是否存在摩擦力取决与A、B表面的性质表面的性质ABC动起笔来，你就行！动起笔来，你就行！拓展延伸拓展延伸解析解析对对A和和B整体应用牛顿第二整体应用牛顿第二定律可得：定律可得：加速度大小为加速度大小为a=gsin隔离隔离B，设，设B受摩擦力方向沿接触受摩擦力方向沿接触面向上，由牛顿第二定律可得：面向上，由牛顿第二定律可得：mgsin-f=ma解得：解得：f=0答案答案CABCmgFNf4、如图所示，两个重叠在一起的滑块置于固定的倾角为、如图所示，两个重叠在一起的滑块置于固定的倾角为的斜面的斜面上，设上，设A和和B的质量分别为的质量分别为m和和M，A

12、与与B间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为1，B与斜面间的动摩擦因数为与斜面间的动摩擦因数为2，两滑块都从静止开始以相同的加，两滑块都从静止开始以相同的加速度沿斜面下滑，在这过程中速度沿斜面下滑，在这过程中A受到的摩擦力（受到的摩擦力（ ）A等于零等于零 B方向沿斜面向下方向沿斜面向下C大小等于大小等于2 mgcos D大小等于大小等于1mgcosAB算一算！才有答案哦！算一算！才有答案哦！拓展延伸拓展延伸解析解析对对A和和B整体应用牛顿第二定律可得：整体应用牛顿第二定律可得：加速度大小为加速度大小为a=(m+M)gsin-2(m+M)gcos/(m+M)=g(sin-2cos)隔离隔离A，设，设

13、A受摩擦力方向沿接触面向上，由牛顿第二定受摩擦力方向沿接触面向上，由牛顿第二定律可得：律可得：mgsin-f=ma解得：解得：f=2mgcos(m+M)gABFN整f整ABmgFNf命题视角命题视角1 5. 如图如图25所示，光滑水平面上放置一斜面体所示，光滑水平面上放置一斜面体A，在其粗，在其粗糙斜面上静止一物块糙斜面上静止一物块B。从某时刻开始，一个从。从某时刻开始，一个从0逐渐增大的逐渐增大的水平向左的力水平向左的力F作用在作用在A上，使上，使A和和B一起向左做变加速直线一起向左做变加速直线运动。则在运动。则在B与与A发生相对运动之前的一段时间内发生相对运动之前的一段时间内 ( )AB对

14、对A的压力和摩擦力均逐渐增大的压力和摩擦力均逐渐增大BB对对A的压力和摩擦力均逐渐减小的压力和摩擦力均逐渐减小CB对对A的压力逐渐增大，的压力逐渐增大，B对对A的摩擦力逐渐减小的摩擦力逐渐减小DB对对A的压力逐渐减小，的压力逐渐减小，B对对A的摩擦力逐渐增大的摩擦力逐渐增大图图25规范解题规范解题对对A、B整体分析受力，由整体分析受力，由牛顿第二定律可得：牛顿第二定律可得：F(mAmB)a。可知随可知随F的增大，的增大，a逐渐增大；再分析逐渐增大；再分析B的受力如图的受力如图26所示：所示： 图图26分解加速度，沿斜面向上为分解加速度，沿斜面向上为axacos，垂直斜面向下为，垂直斜面向下为a

15、yasin，由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：FfBmBgsinmBaxmBgcosFNBmBay可以得出：随可以得出：随a的增大，的增大，FfB逐渐增大，逐渐增大，FNB逐渐减小，再逐渐减小，再由牛顿第三定律得：由牛顿第三定律得：B对对A的压力逐渐减小，的压力逐渐减小，B对对A的摩擦的摩擦力逐渐增大，故只有力逐渐增大，故只有D正确。正确。步骤：步骤：1.找对象找对象单个物体或多个物体组成的系统单个物体或多个物体组成的系统2.画力图画力图分析对象的受力情况，画出受力示意图分析对象的受力情况，画出受力示意图3.选方向选方向选定坐标系和正方向选定坐标系和正方向 4.列方程列方程根据受力和运动列出

16、动力学方程、运动学根据受力和运动列出动力学方程、运动学方程、辅助方程方程、辅助方程总结：总结：原则原则求内力：先整体后隔离。求内力：先整体后隔离。求外力：先隔离后整体。求外力：先隔离后整体。提醒：正交分解时可分解力或是加速度提醒：正交分解时可分解力或是加速度例2：如图所示，为研究a与F、m关系的实验装置，已知A、B质量分别为m、M，当一切摩擦力不计时，求绳子拉力。原来说F约为mg，为什么？ 实战演练二实战演练二回忆一下吧!v解：（1）研究m，受重力mg和拉力F，选竖直向下为正方向。v根据牛顿第二定律得vmgF=ma v（2）研究M，受拉力F选水平向左为正方向，根据牛顿第二定律得：vF=Ma v

17、解方程：、得： Mmmga1MmmggMmmMFmMFFmg提醒：变速运动时拉提醒：变速运动时拉力不等于重力哦！力不等于重力哦！6如图所示，质量为如图所示，质量为m1的物体的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量为经跨过定滑轮的轻绳与质量为M的箱子的箱子B相连，箱子底板上放一质量为相连，箱子底板上放一质量为m2的物体的物体C。已知。已知m1M，不计定滑轮的质量和摩擦，不计空气阻力，在箱子加速下落的过程不计定滑轮的质量和摩擦，不计空气阻力，在箱子加速下落的过程中，下列关系式中正确的是中，下列关系式中正确的是()A物体物体A的加速度大小为的加速度大小为B物体物体A的加速度大小为的加速度大小为C物体物体C对

18、箱子的压力大小为对箱子的压力大小为D物体物体C对箱子的压力大小为对箱子的压力大小为(Mm2m1)g做一做，答案就出来了！做一做，答案就出来了！小结；求加速度用整体法可化曲为直小结；求加速度用整体法可化曲为直由牛顿运动定律得由牛顿运动定律得Mgm2gm1g =(Mm1m2)a，a A、B项错误；项错误；设箱子对设箱子对C的支持力为的支持力为FN，则，则m2gFNm2a，FN则物体则物体C对箱子的压力对箱子的压力FNFNC项正确，项正确，D项错误。项错误。1212mmMgmgmMg21212mmMgmm21212mmMgmm7.小朋友滑滑梯可简化成如图所示的物理模型：滑梯视为放小朋友滑滑梯可简化成

19、如图所示的物理模型：滑梯视为放在水平地面上的斜劈，从斜面的顶端滑下做匀加速直线运动在水平地面上的斜劈，从斜面的顶端滑下做匀加速直线运动的小朋友视为质点。已知斜劈质量为的小朋友视为质点。已知斜劈质量为M,小朋友质量为小朋友质量为m,重重力加速度为力加速度为g。则小朋友沿斜面下滑过程中（斜劈保持不。则小朋友沿斜面下滑过程中（斜劈保持不动），关于斜劈所受地面摩擦力的方向及所受地面支持力动），关于斜劈所受地面摩擦力的方向及所受地面支持力N的大小，下列判断正确的是的大小，下列判断正确的是A.向左，向左，N=(M + m)gB.向左，向左，N(M + m)g答案：答案：B想一想，动动笔想一想，动动笔实战演

20、练三实战演练三提醒：提醒：对系统运用牛顿第二定律的表达式为：nnamamamamF332211合命题视角命题视角2 如图如图212所示，质量分别为所示，质量分别为mA、mB的两个物体的两个物体A、B，用细绳跨过光滑的定滑轮相连，将，用细绳跨过光滑的定滑轮相连，将A置于倾角为置于倾角为的的斜面上，斜面上，B悬空。设悬空。设A与斜面、斜面与水平地面间均是光与斜面、斜面与水平地面间均是光滑的，滑的，A在斜面上沿斜面加速下滑，求斜面受到高出地面在斜面上沿斜面加速下滑，求斜面受到高出地面的竖直挡壁的水平方向作用力的大小。的竖直挡壁的水平方向作用力的大小。图图212拓展延伸拓展延伸对系统运用牛顿第二定律的

21、表达式为：nnamamamamF332211合提醒：提醒：小结nnamamamamF332211合12()nFm mm a合1. 求内力：先整体求加速度，后隔离求内力。求内力：先整体求加速度，后隔离求内力。 求外力：先隔离求加速度，后整体求外力。求外力：先隔离求加速度，后整体求外力。 2.应用牛顿运动定律解题的基本步骤应用牛顿运动定律解题的基本步骤 (1)找对象找对象单个物体或多个物体组成的系统单个物体或多个物体组成的系统 (2)画力图画力图分析对象的受力情况，画出受力示意图分析对象的受力情况，画出受力示意图 (3)析运动析运动分析对象的运动性质、过程等情况，画出分析对象的运动性质、过程等情况，画出 运动过程示意图运动过程示意图 (4)选方向选方向选定坐标系和正方向可分解力或加速度选定坐标系和正方向可分解力或加速度 (5)列方程列方程根据受力和运动列出动力学方程、运动学根据受力和运动列出动力学方程、运动学方程、辅助方程方程、辅助方程 (6)解方程解方程灵活应用：灵活应用：ynxnammmFyammmFx).().(2121作业：作业：试卷、创意课堂专题二 预习下一专题