教案-全国-2019_2019-2020学年高中物理 第4章 习题课3 动力学的图象问题和连接体问题教案 新人教版必修1.doc

-6-习题课3动力学的图象问题和连接体问题[学习目标]1.学会结合图象解决动力学问题.2.学会用整体法和隔离法分析简单的连接体问题.3.认识临界问题，会分析连接体中的有关临界问题．动力学的图象问题1.常见的图象形式在动力学与运动学问题中，常见、常用的图象是位移图象(x­t图象)、速度图象(v­t图象)和力的图象(F­t图象)等，这些图象反映的是物体的运动规律、受力规律，而绝非代表物体的运动轨迹．2．图象问题的分析方法遇到带有物理图象的问题时，要认真分析图象，先从它的物理意义、点、线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图象给出的信息，再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式解题．【例1】如图甲所示，质量为m＝2kg的物体在水平面上向右做直线运动．过a点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v­t图象如图乙所示．取重力加速度g＝10m/s2.求：甲乙(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ；(2)10s末物体离a点的距离．思路点拨：①恒力F的方向不变，而摩擦力的方向随速度方向的改变而改变．②v­t图象的斜率表示物体的加速度．③v­t图象与t轴所围面积表示物体的位移．[解析](1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度大小为a1，则由v­t图象得a1＝2m/s2根据牛顿第二定律，有F＋μmg＝ma1设物体向左做匀加速直线运动的加速度大小为a2，则由v­t图象得a2＝1m/s2根据牛顿第二定律，有F－μmg＝ma2联立解得F＝3N，μ＝0.05.(2)设10s末物体离a点的距离为d，d应为v­t图象与横轴所围的面积，则d＝eq\f(1,2)×4×8m－eq\f(1,2)×6×6m＝－2m，负号表示物体在a点左边．[答案](1)3N0.05(2)在a点左边2m处解决此类题的思路：从v­t图象上获得加速度的信息，再结合实际受力情况，利用牛顿第二定律列方程.1．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示．取重力加速度g＝10m/s2.由这两个图象可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为()甲乙A．0.5kg,0.4B．1.5kg，eq\f(2,15)C．0.5kg,0.2D．1kg,0.2A[由F­t图和v­t图可得，物块在2～4s内所受外力F＝3N，物块做匀加速运动，a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(4,2)m/s2＝2m/s2，F－Ff＝ma，即3－10μm＝2m①物块在4～6s所受外力F′＝2N，物块做匀速直线运动，则F′＝Ff，F′＝μmg，即10μm＝2②由①②解得m＝0.5kg，μ＝0.4，故A选项正确．]动力学的连接体问题1.连接体：两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体．例如，几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、弹簧、细杆等连在一起．2．处理连接体问题的方法(1)整体法：把整个系统作为一个研究对象来分析的方法．不必考虑系统内力的影响，只考虑系统受到的外力．(2)隔离法：把系统中的各个部分(或某一部分)隔离，作为一个单独的研究对象来分析的方法．此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力，在分析时要特别注意．(3)整体法与隔离法的选用：求解各部分加速度都相同的连接体问题时，要优先考虑整体法；如果还需要求物体之间的作用力，再用隔离法．求解连接体问题时，随着研究对象的转移，往往两种方法交叉运用．3．连接体中的两类临界问题(1)两物体分离的临界条件：两物体由相接触到将分离的临界条件是弹力FN＝0且二者的加速度、速度均相同．(2)相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值或为零．4．运用隔离法解题的基本步骤(1)明确研究对象或过程、状态，选择隔离对象．选择原则：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．(2)将研究对象从系统中隔离出来，或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来．(3)对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图．(4)寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解．【例2】一弹簧一端固定在倾角为37°的光滑斜面的底端，另一端拴住质量为m1＝4kg的物块P，Q为一重物，已知Q的质量为m2＝8kg，弹簧的质量不计，劲度系数k＝600N/m，系统处于静止，如图所示，现给Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前0.2s时间内，F为变力，0.2s以后，F为恒力，求：力F的最大值与最小值．(si