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时间:2018-07-13
《高中物理奥赛讲座第2部分:牛顿运动定律》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、高中物理辅导网http://www.wulifudao.com/第二部分牛顿运动定律第一讲牛顿三定律一、牛顿第一定律1、定律,惯性的量度2、观念意义,突破“初态困惑”二、牛顿第二定律1、定律2、理解要点a、矢量性b、独立作用性:ΣF→a,ΣFx→ax…c、瞬时性。合力可突变,故加速度可突变(与之对比:速度和位移不可突变);牛顿第二定律展示了加速度的决定式(加速度的定义式仅仅展示了加速度的“测量手段”)。3、适用条件a、宏观、低速b、惯性系对于非惯性系的定律修正——引入惯性力、参与受力分析三、牛顿第三定律1、定律2、理解要点a、同性质(但不同物体)b、等时效(同增同减)c、无条件(与运动状态、空
2、间选择无关)第二讲牛顿定律的应用一、牛顿第一、第二定律的应用单独应用牛顿第一定律的物理问题比较少,一般是需要用其解决物理问题中的某一个环节。应用要点:合力为零时,物体靠惯性维持原有运动状态;只有物体有加速度时才需要合力。有质量的物体才有惯性。a可以突变而v、s不可突变。1、如图1所示,在马达的驱动下,皮带运输机上方的皮带以恒定的速度向右运动。现将一工件(大小不计)在皮带左端A点轻轻放下,则在此后的过程中()A、一段时间内,工件将在滑动摩擦力作用下,对地做加速运动B、当工件的速度等于v时,它与皮带之间的摩擦力变为静摩擦力C、当工件相对皮带静止时,它位于皮带上A点右侧的某一点D、工件在皮带上有可能
3、不存在与皮带相对静止的状态解说:B选项需要用到牛顿第一定律,A、C、D选项用到牛顿第二定律。较难突破的是A选项,在为什么不会“立即跟上皮带”的问题上,建议使用反证法(t→0,a→∞,京翰教育中心http://www.zgjhjy.com/高中物理辅导网http://www.wulifudao.com/则ΣFx→∞,必然会出现“供不应求”的局面)和比较法(为什么人跳上速度不大的物体可以不发生相对滑动?因为人是可以形变、重心可以调节的特殊“物体”)此外,本题的D选项还要用到匀变速运动规律。用匀变速运动规律和牛顿第二定律不难得出只有当L>时(其中μ为工件与皮带之间的动摩擦因素),才有相对静止的过程,
4、否则没有。答案:A、D思考:令L=10m,v=2m/s,μ=0.2,g取10m/s2,试求工件到达皮带右端的时间t(过程略,答案为5.5s)进阶练习:在上面“思考”题中,将工件给予一水平向右的初速v0,其它条件不变,再求t(学生分以下三组进行)——①v0=1m/s(答:0.5+37/8=5.13s)②v0=4m/s(答:1.0+3.5=4.5s)③v0=1m/s(答:1.55s)2、质量均为m的两只钩码A和B,用轻弹簧和轻绳连接,然后挂在天花板上,如图2所示。试问:①如果在P处剪断细绳,在剪断瞬时,B的加速度是多少?②如果在Q处剪断弹簧,在剪断瞬时,B的加速度又是多少?解说:第①问是常规处理。
5、由于“弹簧不会立即发生形变”,故剪断瞬间弹簧弹力维持原值,所以此时B钩码的加速度为零(A的加速度则为2g)。第②问需要我们反省这样一个问题:“弹簧不会立即发生形变”的原因是什么?是A、B两物的惯性,且速度v和位移s不能突变。但在Q点剪断弹簧时,弹簧却是没有惯性的(没有质量),遵从理想模型的条件,弹簧应在一瞬间恢复原长!即弹簧弹力突变为零。答案:0;g。二、牛顿第二定律的应用应用要点:受力较少时,直接应用牛顿第二定律的“矢量性”解题。受力比较多时,结合正交分解与“独立作用性”解题。在难度方面,“瞬时性”问题相对较大。1、滑块在固定、光滑、倾角为θ的斜面上下滑,试求其加速度。解说:受力分析→根据“
6、矢量性”定合力方向→牛顿第二定律应用答案:gsinθ。思考:如果斜面解除固定,上表仍光滑,倾角仍为θ,要求滑块与斜面相对静止,斜面应具备一个多大的水平加速度?(解题思路完全相同,研究对象仍为滑块。但在第二环节上应注意区别。答:gtgθ。)进阶练习1:在一向右运动的车厢中,用细绳悬挂的小球呈现如图3所示的稳定状态,试求车厢的加速度。(和“思考”题同理,答:gtgθ。)进阶练习2、如图4所示,小车在倾角为α京翰教育中心http://www.zgjhjy.com/高中物理辅导网http://www.wulifudao.com/的斜面上匀加速运动,车厢顶用细绳悬挂一小球,发现悬绳与竖直方向形成一个稳定
7、的夹角β。试求小车的加速度。解:继续贯彻“矢量性”的应用,但数学处理复杂了一些(正弦定理解三角形)。分析小球受力后,根据“矢量性”我们可以做如图5所示的平行四边形,并找到相应的夹角。设张力T与斜面方向的夹角为θ,则θ=(90°+α)-β=90°-(β-α)(1)对灰色三角形用正弦定理,有=(2)解(1)(2)两式得:ΣF=最后运用牛顿第二定律即可求小球加速度(即小车加速度)答:。2、如图6所示,光
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