【物理】2019届一轮复习人教版牛顿定律的应用学案 5页

‎ 第10讲 牛顿定律 的应用(2)‎ ‎10.1连接体问题（后篇）‎ 知识点睛 研究由滑轮系统和轻绳连接在一起的两个物体、。由于轻绳质量不计，我们只选、作为研究对象。通常它们的加速度方向不同，作用在其上的张力也不是反向的。所以与并非通常意义上的整体。‎ 然而由于轻绳的制约，加速度与张力的大小都必然相等！！！抓住这个特点就能把隔离、所列写的牛顿定律顺利地联系起来，解决问题 ‎ 例题精讲 例题说明：例1联系验证牛二律实验，解题的同时也解释了实验的原理与注意点。例2、3是竖直滑轮模型，其中例3问题设置略微灵活。例4是斜面上的绳连接体，受力情况进一步复杂。‎ 【例1】 在验证牛顿第二定律实验中，重物和小车的重力分别为和，用跨过定滑轮的细线将它们连接起来，如图所示，不计一切摩擦。则细线对小车的拉力的大小是 A． B． C． D．当时，‎ 【答案】 BD 【例2】 如图1所示，一轻绳跨过定滑轮，两端各悬挂一个质量皆相等的木块，呈平衡状态。现将右端的一个木块取下。改挂至左端。如图2所示，若摩擦力不计，则绳上张力变为原来平衡状态时的 A． B． C． D．‎ 【答案】 D 【例3】 如图所示，、为记录重物运动情况的两个光电门。、为两重物，用跨过滑轮的细线连接，其中，细线、滑轮质量以及摩擦均可不计。为了保证无论物体质量多大，实验都能顺利进行，该同学应选用抗拉能力至少是多大的绳索（）来悬挂滑轮？（） A．‎ ‎ B． C． D．‎ 【答案】 B 【例1】 质量分别为和的两个小物块用轻绳连接，轻绳跨过位于倾角的光滑斜面顶端的轻滑轮，滑轮与转轴之间的摩擦不计，斜面固定在水平桌面上。如图所示，第一次，悬空，放在斜面上，用表示自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间。第二次，将和位置互换，使悬空，放在斜面上，发现自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为，求：与之比。‎ 【答案】 ‎10.2临界问题 知识点睛 我们介绍了连接体的处理方法——整体法——把几个物体视为一个整体来处理。然而在实际问题中几个物体能否实现同步运动却常常是有条件的。物体同步运动与物体间发生相对运动的“转折点”就是我们即将学习的临界状态。‎ 学 ‎ ‎ 学 ]‎ ‎ 学, , ,X,X,K]‎ ‎1．临界条件 由于临界状态处于两种物理状态之间，所以它常常包含着这两种状态的（可调和的）全部的性质。 具体来说：‎ ‎⑴ 摩擦临界：当由静摩擦力连接的两个物体即将发生相对滑动时： ① 物体仍保持相对静止（二物共速） ② 物体间静摩擦力 学 ]‎ ‎⑵ 弹力临界：当相互接触的两个物体即将分离时： ① 物体仍保持接触（二物共速） ② 物体间弹力 ‎⑶ 张力临界：当连接两个物体的轻绳即将松弛时： ① 轻绳仍然伸直（二物沿绳方向分速度相同） ② 轻绳上的张力 ‎2．动力学问题涉及临界问题时的处理方法 ‎⑴ 识别临界陷阱——发现题目涉及“临界问题” 许多临界问题，题干中常用“恰好”、“刚好”、“最大”、“至少”……等词语对临界状态给出了明确的暗示，审题时一定要抓住这些特定的词语发现问题中隐含的临界陷阱。 PS：某些较难的题目甚至可能没有任何征兆，这需要同学们仔细甄别。‎ ‎⑵ 确定临界状态——利用“临界条件”明确情境 利用前文讲授的“临界条件”，在正式解题之前，应先计算出临界状态中的其它物理量（加速度、牵引力等）的数值，和条件比对，以确定问题对应的物理情境。 PS：某些较难的题目可能没有足够的已知条件去确定问题情境，这表示问题将涉及分类讨论。‎ ‎⑶ 在确定好的物理情境中列式计算 例题精讲 例题说明：例5、6是摩擦临界问题，其中例5可以作为引入，使学生发现临界问题，例6可以让学生练习。例7—9涉及弹力临界。例10、11是张力临界问题，其中例10作为例9的变式引出问题，例11让学生通过临界角度直观地体会物质状态转变的过程。例12涉及竖直弹簧分离。‎ 【例1】 如图所示，两物体叠放在光滑水平面上，二物间动摩擦因数为，已知它们的质量，，力作用在上(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，)，求： ⑴ 当时，求物体受到的摩擦力大小； ⑵ 当时，求受到的摩擦力大小？‎ 【答案】 临界时：，， ⑴ 、相对静止 ⑵ 、相对滑动 【例2】 如图所示，在粗糙的水平面上，静止一质量为的平木板。现把一质量为的木块轻放上平木板的上端。为把平木板从木块下方抽出来，必须对平木板施加一向右的水平恒力。设所有接触面的滑动摩擦因数都为，重力加速度为，求的最小值。‎ 【答案】 临界时：，‎ ‎ ‎ 本题考察物理情景的突变前后各个加速的关系，希望使学生体会到“临界状态”在完整的运动状态分析中所扮演的角色。此题供教师选讲之用。‎ ‎ ]‎ 如图所示，在光滑水平面上有一质量为的足够长的木板，其上叠放一质量为的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间增大的水平力（是常数），木板和木块加速度的大小分别为和，下列反映和变化的图线中正确的是 【答案】 A ‎ ‎ 【例1】 ‎、两个滑块靠在一起放在光滑水平面上，其质量分别为和，从时刻起，水平力和同时分别作用在滑块和上，如图所示。已知，，单位为牛顿，两力作用在同一直线上。求滑块开始滑动后，经过多长时间、发生分离？‎ 【答案】 【例2】 如图，把长方体切成质量分别为和两部分，切面与底面成角，长方体置于水平地面上，一切摩擦不计。至少要用多大的水平力推，才相对于滑动？‎ 【答案】 【例3】 如图所示，细线的一端固定于倾角为的光滑楔形滑块的顶端处，细线的另一端拴一质量为的小球。当滑块以的加速度向左运动时，求此时线中的拉力。‎ 【答案】 【例4】 如图所示，细线的一端固定于倾角为的光滑楔形滑块的顶端处，细线的另一端拴一质量为的小球。问当滑块以多大的加速度向右运动时，线中的拉力为？‎ 【答案】 【例5】 如图所示，静止时两细绳与水平的车顶面的夹角分别为和，物体质量为。‎ ‎⑴ 当小车以大小为的加速度向右匀加速运动时，绳和绳的张力大小分别为多少？‎ ‎⑵ 当小车以大小为的加速度向左匀加速运动时，绳和绳的张力大小分别为多少？‎ 【答案】 ‎⑴ ，绳、绳都张紧，， ⑵ ，绳松弛，绳张紧，，‎ ‎ ‎ ‎⑴ 假想只有绳时，绳摆角应为，大于现有的，由此说明绳、绳都张紧。‎ ‎⑵假想只有绳时，绳摆角应为，小于现有的，由此说明绳松弛，绳张紧。‎ ‎ ‎ 【例6】 一根劲度系数为，质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为的物体，有一水平板将物体托住，并使弹簧处于自然长度。如图所示，‎ 现让木板由静止开始以加速度（）匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。‎ 【解析】 设物体与平板一起向下运动的距离为时，物体受重力，弹簧的弹力和平板的支持力作用。据牛顿第二定律有：得 当时，物体与平板分离，所以此时 因为，所以。‎ 【答案】