牛顿第二定律应用临界问题上学期新课标人教版.pptx

牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用临界问题临界问题临界状态：临界状态：物体由某种物理状态变化为另一种物理物体由某种物理状态变化为另一种物理状态时，中间发生质的飞跃的转折状态，通常称之状态时，中间发生质的飞跃的转折状态，通常称之为临界状态。为临界状态。临界问题临界问题：涉及临界状态的问题叫做临界问题。：涉及临界状态的问题叫做临界问题。例题分析例题分析例例1在在水水平平向向右右运运动动的的小小车车上上，有有一一倾倾角角=370的的光光滑滑斜斜面面，质质量量为为m的的小小球球被被平平行行于于斜斜面面的的细细绳绳系系住住 而而 静静 止止 于于 斜斜 面面 上上，如如 图图 所所 示示。当当 小小 车车 以以（1）a1=g,(2)a2=2g 的的加加速速度度水水平平向向右右运运动动时时，绳绳对小球的拉力及斜面对小球的弹力各为多大？对小球的拉力及斜面对小球的弹力各为多大？a解：解：GFNF当当a=gcot=4g/3 时，支持力时，支持力FN=0小球即将脱离斜面小球即将脱离斜面则沿则沿x轴方向轴方向 Fcos-F-FN Nsinsin=ma 沿沿y轴方向轴方向 Fsin+F+FN Ncoscos=mg取小球为研究对象并受力分析取小球为研究对象并受力分析建立正交坐标系建立正交坐标系 将将=370、a1=g、a2=2g 分别代入分别代入得得 F1=1.4mg F2=2.2mg FN1=0.2mg FN2=-0.4mgxy当小车加速度当小车加速度a 4g/3时，小球已飘离斜面，如图所示时，小球已飘离斜面，如图所示 得得 F=m GFmaa将将a2=2g 代入得代入得F2=mg小小结结 相相互互接接触触的的两两个个物物体体将将要要脱脱离离的的临临界界条条件件是是相互作用的弹力为零。相互作用的弹力为零。拓展：上述问题中，若小车向左匀加速运动时拓展：上述问题中，若小车向左匀加速运动时，试求加速度试求加速度a3=g时的绳中张力。时的绳中张力。aFNGF小小结结 相相互互接接触触的的两两个个物物体体将将要要脱脱离离的的临临界界条条件件是是相互作用的弹力为零。相互作用的弹力为零。拓展：上述问题中，若小车向左匀加速运动时拓展：上述问题中，若小车向左匀加速运动时，试求加速度试求加速度a3=g时的绳中张力。时的绳中张力。解解：设设绳绳中中的的拉拉力力为为零零时时，小小车车的的加加速速度度为为a，此此时时小球的受力如图小球的受力如图aFNGma而而a3 =g，故绳已松弛，绳，故绳已松弛，绳上拉力为零上拉力为零得得 a=gtan=3g/4解决临界问题的基本思路解决临界问题的基本思路（1）认认真真审审题题，仔仔细细分分析析研研究究对对象象所所经经历历的的变变化化的的物理过程，物理过程，找出临界状态。找出临界状态。（2）寻寻找找变变化化过过程程中中相相应应物物理理量量的的变变化化规规律律，找找出出临界条件。临界条件。（3）以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题。）以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题。小结小结 绳子松弛的临界条件是：绳中拉力为零。绳子松弛的临界条件是：绳中拉力为零。练练习习1：A、B两两个个滑滑块块靠靠在在一一起起放放在在光光滑滑水水平平 面面上上，其其质质量量分分别别为为2m和和m,从从t=0时时刻刻起起，水水平平力力F1和和F2同同时时分分别别作作用用在在滑滑块块A和和B上上，如如图图所所示示。已已知知F1=（10+4t）N,F2=(40-4t)N,两两力力作作用用在在同同一一直直线线上上，求求滑滑块块开开始始滑滑动动后后，经经过过多多长长时间时间A、B发生分离发生分离？ABF2F1解解：由题意分析可得：由题意分析可得两物体分离的临界条件是：两物体之间刚好无相互作两物体分离的临界条件是：两物体之间刚好无相互作用的弹力，且此时两物体仍具有相同的加速度。用的弹力，且此时两物体仍具有相同的加速度。分别以分别以A、B为研究对象，水平为研究对象，水平方向受力分析如图方向受力分析如图 由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得 F1=ma F2=2ma 则则 F2=2 F1 即即(40-4t)=2(10+4t）解得解得 t=5/3(s)BB F1 BAF2aa例例2、有有一一质质量量M=2kg的的小小车车置置于于光光滑滑水水平平桌桌面面上上，在在小小车车上上放放一一质质量量m=4kg的的木木块块，动动摩摩擦擦因因素素=0.2,现现木木块块施施加加F=30N,如如图图所所示示，则则小小车车的的加速度为多少？加速度为多少？则两者保持相对静止的最大加速度为则两者保持相对静止的最大加速度为 am=fm/M=6m/s2FmM解：当木块与小车之间的摩擦力达最大静摩擦解：当木块与小车之间的摩擦力达最大静摩擦力时，对小车水平方向受力分析如图力时，对小车水平方向受力分析如图Mfm再取整体为研究对象受力如图，再取整体为研究对象受力如图，mM 而而 F=30N Fm 木块与小车保持相对静止木块与小车保持相对静止Mf滑滑则得与两者保持相对静止对则得与两者保持相对静止对应的最大拉力应的最大拉力Fm=(M+m)am=36N故系统的加速度故系统的加速度a=F/(M+m)=5 m/s2Fm小结小结 存在静摩擦的连接系统，存在静摩擦的连接系统，当系统外力大于最大静摩当系统外力大于最大静摩 擦力时，擦力时，物体间不一定有相对滑动；相对物体间不一定有相对滑动；相对滑动与相对静止的临界条件是：滑动与相对静止的临界条件是：静摩擦力达最大值静摩擦力达最大值 解决临界问题的基本思路解决临界问题的基本思路（1）认真审题，仔细分析研究对象所经历的变化的物理过程，）认真审题，仔细分析研究对象所经历的变化的物理过程，找出临界状态。找出临界状态。（2）寻找变化过程中相应物理量的变化规律，找出临界条件。寻找变化过程中相应物理量的变化规律，找出临界条件。（3）以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题。）以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题。三类临界问题的临界条件三类临界问题的临界条件（1）相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是：相互作用的）相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是：相互作用的弹力为零。弹力为零。（2）绳子松弛的临界条件是：绳中拉力为零）绳子松弛的临界条件是：绳中拉力为零（3）存在静摩擦的连接系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，）存在静摩擦的连接系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，物体间不一定有相对滑动，相对滑动与相对静止的临界条件是：物体间不一定有相对滑动，相对滑动与相对静止的临界条件是：静摩擦力达最大值静摩擦力达最大值课堂总结课堂总结练习：练习：如图，在光滑的地面上有小车如图，在光滑的地面上有小车A，其质量为，其质量为mA=2千千克，小车上放一物体克，小车上放一物体B，质量，质量mB=1千克，千克，A、B间有摩擦，间有摩擦，若给若给B施加一水平推力施加一水平推力F1（如图甲所示），当（如图甲所示），当F1逐渐增大到逐渐增大到稍大于稍大于3牛时牛时B开始相对于开始相对于A滑动；若撤去滑动；若撤去F1，对，对A施加一个施加一个水平推力水平推力F2（如图乙所示），要使（如图乙所示），要使B不相对于不相对于A滑动，滑动，F2的的最大值是多少？最大值是多少？F1BA甲甲F2BA乙乙