物理人教版（2023）必修第一冊(cè)4.3牛頓第二定律(第2課時(shí)-連接體模型)課件（共34張ppt）

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思考：在探究a與拉力F和小車質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)

第3節(jié)牛頓第二定律（第2課時(shí)）

F

mg

F

鉤碼

M

當(dāng)mF

分別對(duì)鉤碼和小車牛二分析

鉤碼：mg-F=ma

小車：F=Ma

得F=

當(dāng)mm2，滑輪質(zhì)量和摩擦不計(jì)，則當(dāng)m1和m2勻加速運(yùn)動(dòng)的過程

中，彈簧秤的讀數(shù)是多少？

整體:

隔m1:

得T=

解：

F

B

A

F/

m1g

m2g

T

T

F彈=2T

法2：

隔m2:

隔m1:

得T=

F彈=2T

一、連接體模型

靠彈力連接的物體

第3節(jié)牛頓第二定律（第2課時(shí)）

二、彈連體：

思考：質(zhì)量相等的幾個(gè)木塊在拉力F作用下一起加速，試求幾個(gè)木塊之間的摩擦內(nèi)力水平面光滑。

整體：F=4ma

隔ABC：fDC=3ma

=3m

隔AB：fCB=2ma

=2m

隔A：fBA=ma

=m

F

B

A

D

C

fDC

fCB

fBA

一、連接體模型

靠彈力連接的物體

第3節(jié)牛頓第二定律（第2課時(shí)）

二、彈連體：

F

B

A

D

C

整體：F=4ma

隔BCD：fAB=3ma

=3m

隔CD：fCB=2ma

=2m

隔D：fBA=ma

=m

fCD

fBC

fAB

思考：質(zhì)量相等的幾個(gè)木塊在拉力F作用下一起加速，試求幾個(gè)木塊之間的摩擦內(nèi)力水平面光滑。

一、連接體模型

靠彈力連接的物體

第3節(jié)牛頓第二定律（第2課時(shí)）

二、彈連體：

思考：若水平面與A的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ？

整體：F-μ4mg=4ma

隔BCD：fAB=3ma

=3m

隔CD：fBC=2ma

=2m

隔D：fCD=ma

=m

F

B

A

D

C

fCD

fBC

fAB

一、連接體模型

靠彈力連接的物體

第3節(jié)牛頓第二定律（第2課時(shí)）

二、彈連體：

整體：F-μ4mg=4ma

隔D：F-fDC=ma

fDC=

隔CD：F-fCB=2ma

隔BCD：F-fBA=3ma

fCB=

fBA=

F

B

A

D

C

fDC

fCB

fBA

思考：若水平面與A的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ？

靠摩擦力連接的物體

三、摩連體：

【典例6】如圖，兩個(gè)疊放在一起的滑塊，置于固定的、傾角為θ的斜面上，滑塊A、B的質(zhì)量分別為M、m，A與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，B與A之間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，已知兩滑塊是從靜止開始以相同的加速度從斜面滑下，則滑塊B受到的摩擦力多大？方向如何？

B

A

θ

解:整體

摩擦力的方向平行于斜面向上．

得f=

隔B：

【典例7】如圖所示，傾角為α的斜面固定不動(dòng)，斜面上疊放著質(zhì)量分別為M和m的A、B兩個(gè)物體，已知A物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（μ>tanα）。今用與斜面平行向下的恒力F推物體A，使兩個(gè)物體一起沿斜面向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，且它們之間無相對(duì)滑動(dòng)，則A、B之間的摩擦力多大？

B

A

F

α

解:整體

隔B：

得fAB=

A、B摩擦力可能平行于斜面向上、可能向下，還可能為0。

【典例8】質(zhì)量分別為M和m的物體A、B，緊靠著置于摩擦因數(shù)為μ的斜面上，斜面的傾角θ，現(xiàn)施一水平力F作用于A，A、B共同加速沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，求它們之間的作用力大小。

θ

解:整體

隔B:

得FMm=

F

θ

B

A

N

Ff

θ

v

（M+m)g

a

F

θ

mg

N/

FMm

Ff/

【典例9】如圖所示，在傾角為α的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長(zhǎng)木板，木板上站著一個(gè)小孩，已知木板的質(zhì)量是小孩質(zhì)量的2倍，當(dāng)繩子突然斷開時(shí)，小孩立即沿著木板向上跑，以保持其相對(duì)斜面的位置不變，則此時(shí)木板沿斜面下滑的加速度為多大？

α

α

α

mg

f

2mg

N2

N1

N1/

f/

α

a

解:分別對(duì)人和板受力分析

木板勻加速下滑

①

②

其中

③

聯(lián)立①②③式解得：

【典例10】如圖，所有接觸面均光滑，問要使m相對(duì)M靜止，則作用在M上的水平力F為多大？此時(shí)斜面體對(duì)m的支持力為多大？

F

θ

m

M

mg

N

θ

ma

解:

A

B

思考：A與彈簧拴接，A、B壓縮一段彈簧后靜止釋放，在一起上升的過程中A、B什么時(shí)候分離.

B：mBg=mBa

A：mAg+kx=mAa

kx=0,時(shí)分離

B:F-mBg=mBa

A:kx-mAg=mAa

A

B

F

kx=F

,時(shí)分離

B：F-mBgsinθ=mBa

A：kx-mAgsinθ=mAa

kx=F

,時(shí)分離

A

B

a

T

mg

N

=ma

x

y

a

mg

N

N

mgtan300=ma

g

思考：斜劈頂端有個(gè)支柱，用細(xì)繩懸掛一個(gè)小球，當(dāng)斜劈和小球一起向右加速時(shí)，斜劈的加速度達(dá)到多大時(shí)，小球會(huì)飛離斜劈.

小車a多大時(shí)小球C會(huì)脫離A

第3節(jié)牛頓第二定律（第2課時(shí)）

一、連接體模型:

二、彈連體：

四、連接體脫離

FN=0

靠彈力連接的物體

靠摩擦力連接的物體

三、摩連體：

a

A

B

F

a

1.彈連體：

【典例11】如圖甲所示，一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上，上端與A物體相連接，將B物體放置在A物體的上面，A、B的質(zhì)量都為m，初始時(shí)兩物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體B上，使物體B開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，拉力F與物體

B的位移x的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g＝

10m/s2，下列說法中正確的是()

A．物體B位移為4cm時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)

B．物體B的加速度大小為5m/s2

C．物體A的質(zhì)量為4kg

D．彈簧的勁度系數(shù)為5N/cm

kx0＝2mg

kx0

2mg

A、B：20=2ma

隔B:

C

隔A:

50-mg=ma

k(x0-0.04)-mg=ma

【典例12】如圖所示，一彈簧一端固定在傾角為θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為m1＝6kg的物體P，Q為一質(zhì)量為m2＝10kg的物體，彈簧的質(zhì)量不計(jì)，勁度系數(shù)k＝600N/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)給物體Q施加一個(gè)方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，已知在前0.2s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)為變力，0.2s以后F為恒力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2。求：(1)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧的壓縮量x0；(2)物體Q從靜止開始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a；(3)力F的最大值與最小值。

kx0

(m1+m2)g

N

解：(1)(m1＋m2)gsinθ＝kx0

得x0＝0.16m。

【典例12】如圖所示，一彈簧一端固定在傾角為θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為m1＝6kg的物體P，Q為一質(zhì)量為m2＝10kg的物體，彈簧的質(zhì)量不計(jì)，勁度系數(shù)k＝600N/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)給物體Q施加一個(gè)方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，已知在前0.2s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)為變力，0.2s以后F為恒力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2。求：(1)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧的壓縮量x0；(2)物體Q從靜止開始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a；(3)力F的最大值與最小值。

kx1

m1g

N1

解：(1)(m1＋m2)gsinθ＝kx0

得x0＝0.16m。

(2)分離P:

kx1－m1gsinθ＝m1a

【典例12】如圖所示，一彈簧一端固定在傾角為θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為m1＝6kg的物體P，Q為一質(zhì)量為m2＝10kg的物體，彈簧的質(zhì)量不計(jì)，勁度系數(shù)k＝600N/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)給物體Q施加一個(gè)方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，已知在前0.2s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)為變力，0.2s以后F為恒力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2。求：(1)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧的壓縮量x0；(2)物體Q從靜止開始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a；(3)力F的最大值與最小值。

kx0

(m1+m2)g

N

分離Q:Fmax－m2gsinθ＝m2a

(3)一開始整體

【典例13】工地施工現(xiàn)場(chǎng)停放著一輛運(yùn)載水泥管的貨車，車廂底部一層水泥管水平緊密地排列著，上層擺放著的4根水泥管沒有用繩索固定。現(xiàn)在我們來分析貨車前部的A、B、C三根形狀完全相同的水泥管，側(cè)視圖如圖所示，下列說法正確的是()

D

a

mg

N

N

F

思考：A、B在拉力F作用下一起在光滑的水平面上加速，兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為mA、mB。動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，試求當(dāng)F滿足什么條件時(shí)，兩物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。并求此時(shí)加速度a

f

F=

整體:F=(mA+mB)a

隔B:f=mBa

當(dāng)f=fm=μmAg時(shí)相對(duì)滑動(dòng)

aBm=

aAm=

μg

F=

整體:F=(mA+mB)a

隔A:f=mAa

μg

f

思考：A、B疊放在動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2的水平面上，兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為mA、mB。動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，對(duì)A施加一個(gè)水平拉力F，F(xiàn)從零開始增加的過程中，兩物體如何運(yùn)動(dòng)？

fAB

fAB

F=fAB=f地

若μ1mAgμ2(mA+mB)g，

B永遠(yuǎn)靜止

AB一起加速直到分離。

aBm=

=

思考：A、B疊放在動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2的水平面上，兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為mA、mB。動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，對(duì)A施加一個(gè)水平拉力F，F(xiàn)從零開始增加的過程中，兩物體如何運(yùn)動(dòng)？

fAB

fAB

f地

μ1

μ2

若0Fm

相對(duì)滑動(dòng)

F=fAB=f地

若μ1mAgμ2(mA+mB)g，

B永遠(yuǎn)靜止

AB一起加速直到分離。

四、連接體脫離

FN=0

1.彈連體：

甲

F乙

fAB

fBA

μ1

μ1

2.摩連體：

fAB=fm

(1)水平面光滑分離:

F甲=(mA+mB)aBm

F乙=

(mA+mB)aAm=

(mA+mB)μ1g

μ2

μ2

(2)水平面粗糙分離:

Ff地

Ff地

甲

F乙

fAB

fBA

μ1

μ1

(2)水平面粗糙分離:

Ff地

Ff地

μ2

μ2

F甲-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)aBm

F乙-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)aAm

F乙=μ2(mA+mB)g+(mA+mB)μ1g

aBm

F甲=μ2(mA+mB)g+(mA+mB)

aAm

=μg

μ1

μ2

μ1

μ2

(3)水平面一起