2023~2024學(xué)年4-5 課時(shí)2 利用牛頓第二定律解決模型問題

4.5課時(shí)2利用牛頓第二定律解決模型問題physics一、連接體模型

1.定義：兩個(gè)或兩個(gè)以上相互作用的物體組成的整體叫連接體。FABABFABABθa繩子或彈簧連接2.常見的連接方式3.連接體問題的常用處理方法（1）整體法：把整個(gè)連接體系統(tǒng)看做一個(gè)研究對象，分析整體所受的外力，運(yùn)用牛頓第二定律列方程求解。其優(yōu)點(diǎn)在于它不涉及系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力。（2）隔離法：把系統(tǒng)中某一物體(或一部分)隔離出來作為一個(gè)單獨(dú)的研究對象，進(jìn)行受力分析，列方程求解.其優(yōu)點(diǎn)在于將系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為研究對象所受的外力，容易看清單個(gè)物體(或一部分)的受力情況或單個(gè)過程的運(yùn)動情形。4.內(nèi)力與外力：兩個(gè)（或兩個(gè)以上）物體組成的連接體，它們之間相互作用力叫內(nèi)力，它們與外界之間的力叫外力。

若要求解外力，選用整體法；若要求解內(nèi)力，選用隔離法。一般優(yōu)先用整體法，再結(jié)合隔離法求解。

在“連接體運(yùn)動”的問題中，比較常見的連接方式有：①用細(xì)繩將兩個(gè)物體連接，物體間的相互作用是通過細(xì)繩的“張力”體現(xiàn)的。②兩個(gè)物體通過互相接觸擠壓連接在一起，它們間的相互作用力是“彈力”、“摩擦力”連接在一起。先整體后隔離例題：若AB用一個(gè)繩子連在一起，在F的作用下一起勻加速向右運(yùn)動，地面光滑。A、B的質(zhì)量各為ma=1kg，mb=2kg，求：(1)若F=30N，A、B之間的彈力多大？(2)若F=30N，若A、B與地之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1，則A、B之間彈力多大？ABF【解析】(1)若F=30N，A、B之間的彈力多大？ABF

對整體：隔離A：AF彈解得：ABF(2)若F=30N，并且A、B與地之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1，則A、B之間彈力多大？

對整體：隔離A：解得：ABFfAF彈fA外力內(nèi)力a整體法F=ma隔離法F=maABF二、傳送帶模型1.特點(diǎn)：

傳送帶運(yùn)輸是利用貨物和傳送帶之間的摩擦力將貨物運(yùn)送到別的地方去。它涉及摩擦力的判斷、運(yùn)動狀態(tài)的分析和運(yùn)動學(xué)知識的運(yùn)用。(1)判斷摩擦力突變點(diǎn)(含大小和方向)，給運(yùn)動分段；(2)物體運(yùn)動速度與傳送帶運(yùn)行速度相同，是解題的突破口；(3)考慮物體與傳送帶共速之前是否滑出。2.解題思路：情景1：如圖所示，一滑塊以v0=2m/s的速度滑上水平傳送帶，已知傳送帶以v=4m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動，傳送帶與物塊間摩擦因數(shù)為μ=0.2，g=10m/s2。試分析：(1)滑塊在傳送帶上的受力情況；(2)滑塊在傳送帶上做什么運(yùn)動？有幾種運(yùn)動的可能？(3)這幾種可能情況當(dāng)中，哪一種可以作為臨界？對傳送帶的長度L有什么要求？(4)物塊滑離傳送帶時(shí)，與傳送帶間的相對位移如何計(jì)算？v0vv0vmgFNf①據(jù)牛頓第二定律：μmg=ma，a=μg；③恰好共速時(shí)，2aL0=V2-V02；L＞L0，先加速再勻速；L＜L0，一直加速；④求解好每段的運(yùn)動時(shí)間，△x滿足“同向相減”；②一直加速或先加速后勻速；v0v例題1：如圖所示，一滑塊以v0=3m/s的速度滑上水平順時(shí)針轉(zhuǎn)動的傳送帶，已知傳送帶的長度L=4m，傳送帶與物塊間摩擦因數(shù)為μ=0.2，g=10m/s2，試求：(1)傳送帶的速度為v1=6m/s，滑塊滑離傳送帶的時(shí)間多久？劃痕多長？(2)傳送帶的速度為v2=1m/s，滑塊滑離傳送帶的時(shí)間多久？劃痕多長？(1)滑塊一直加速，加速1s，劃痕長度Δx1=2m；(2)先減速1s再勻速1s，劃痕長度Δx2=1m；情景2：如圖所示，一滑塊以v0=6m/s的速度滑上水平傳送帶，已知傳送帶以v=4m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，傳送帶與物塊間摩擦因數(shù)為μ=0.2，g=10m/s2，試分析：(1)滑塊的受力情況如何？(2)滑塊能從右端滑出傳送帶，對傳送帶的長度L有什么要求？(3)滑塊沒有從右端滑離傳送帶，向左端運(yùn)動的過程中有幾種可能？(4)怎樣計(jì)算整個(gè)過程中滑塊與傳送帶間的相對位移？V0VV0VmgFNf②剛開始滑塊以加速度a=μg，水平向左，滑塊向右減速；所以傳送帶長度滿足v02≥2aL0；mgFNf③v0≥v時(shí)，先加速后勻速；v0＜v時(shí)，一直加速；④求解好每段時(shí)間，△x滿足“反向相加，同向相減”；V例題2：如圖所示，一滑塊以v0=6m/s的速度滑上傳送帶，已知傳送帶的長度L=10m，傳送帶與物塊間摩擦因數(shù)為μ=0.2，g=10m/s2，傳送帶以4m/s的速度逆時(shí)針運(yùn)動。試求：滑塊滑離傳送帶的時(shí)間多久？劃痕多長？v0v據(jù)牛頓第二定律：μmg=ma，a=μg=2m/s2；2ax=v02，x=9m＜10m；滑塊向右減速3s，后向左加速2s；劃痕Δx=Δx1+Δx2=(21+4)m=25m；1.模型特點(diǎn)（1）涉及兩個(gè)發(fā)生相對滑動的物體。（2）兩種位移關(guān)系滑塊由滑板的一端運(yùn)動到另一端的過程中：

若滑塊和滑板同向運(yùn)動，位移之差等于板長；

若滑塊和滑板反向運(yùn)動，位移之和等于板長。三、板塊模型2.思路點(diǎn)撥例題：如圖所示，質(zhì)量M=2kg足夠長的木板靜止在水平地面上，與地面的動摩擦因數(shù)μ1=0.1，另一個(gè)質(zhì)量m=1kg的小滑塊，以v0=6m/s的初速度滑上木板，滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ2=0.5，

g=10m/s2。（1）若木板固定，求小滑塊在木板上滑過的距離；（2）若木板