【物理】2018届一轮复习人教版牛顿第二定律的综合应用（一）教案 7页

课 题 牛顿第二定律的综合应用（一）‎ 计划课时 3 节 教学目标 ‎1、巩固记忆牛顿第二定律内容、公式和物理意义。‎ ‎2、掌握牛顿第二定律的应用方法。‎ ‎3、通过例题分析、讨论、练习使学生掌握应用牛顿定律解决力学问题的方法，培养学生的审题能力、分析综合能力和运用数学工具的能力。‎ ‎4、训练学生解题规范、画图分析、完善步骤的能力。‎ 教学重点 应用牛顿第二定律解决的两类力学问题及解决这类问题的基本方法。‎ 教学难点 ‎ 培养学生良好的解题习惯、建立思路、掌握方法是难点。‎ 教学方法 分析法、探究法 教 学 内 容 及 教 学 过 程 一、引入课题 ‎ 牛顿第二定律主要是解决动力学问题的桥梁，如何应用牛顿第二定律解决好这一问题呢？‎ 二、主要教学过程 突破一　牛顿运动定律与图象综合问题的求解方法 物理公式与物理图象的结合是一种重要题型，也是高考的重点及热点。‎ ‎1．“两大类型”‎ ‎(1)已知物体在某一过程中所受的合力(或某个力)随时间的变化图线，要求分析物体的运动情况。‎ ‎(2)已知物体在某一过程中速度、加速度随时间的变化图线，要求分析物体的受力情况。‎ ‎2．“一个桥梁”：加速度是联系v －t图象与F－t图象的桥梁。‎ ‎3．解决图象问题的方法和关键 ‎(1)分清图象的类别：分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，会分析临界点。‎ ‎(2)注意图象中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等表示的物理意义。‎ ‎(3)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与物体的运动情况相结合，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图象中得出的有用信息，这些信息往往是解题的突破口或关键点。‎ 突破二　连接体问题的分析方法 ‎1．连接体的分类 根据两物体之间相互连接的媒介不同，常见的连接体可以分为三大类。‎ ‎(1)绳(杆)连接：两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起；‎ ‎(2)弹簧连接：两个物体通过弹簧的作用连接在一起；‎ ‎(3)接触连接：两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起。‎ ‎2．连接体的运动特点 轻绳——轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。‎ 轻杆——轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，而线速度与转动半径成正比。‎ 轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速率不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等。‎ ‎3．连接体问题的分析方法 ‎(1)分析方法：整体法和隔离法。‎ ‎(2)选用整体法和隔离法的策略：‎ ‎①当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的运动状态不同时，宜选用隔离法；‎ ‎②对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用整体法与隔离法才能求解。‎ 突破三　临界问题的处理方法 ‎1．临界或极值条件的标志 ‎(1)有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，表明题述的过程存在临界点。‎ ‎(2)若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态。‎ ‎(3)若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在极值，这个极值点往往是临界点。‎ ‎(4)若题目要求“最终加速度”、“稳定速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。‎ 三、典型例题分析 ‎【例1】　(多选)(2015·新课标全国卷Ⅰ，20)如图1(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出(　　)‎ 图1‎ A．斜面的倾角 B．物块的质量 C．物块与斜面间的动摩擦因数 D．物块沿斜面向上滑行的最大高度 解析　由v－t图象可求知物块沿斜面向上滑行时的加速度大小为a＝，根据牛顿第二定律得mgsin θ＋μmgcos θ＝ma，即gsin θ＋μgcos θ＝。同理向下滑行时gsin θ－μgcos θ＝，两式联立得sin θ＝，μ＝，可见能计算出斜面的倾角θ以及动摩擦因数，选项A、C正确；物块滑上斜面时的初速度v0已知，向上滑行过程为匀减速直线运动，末速度为0，那么平均速度为，所以沿斜面向上滑行的最远距离为x＝t1，根据斜面的倾斜角度可计算出向上滑行的最大高度为xsin θ＝t1·＝，选项D正确；仅根据v－t图象无法求出物块的质量，选项B错误。‎ 答案　ACD ‎【例2】　如图3所示，有材料相同的P、Q两物块通过轻绳相连，并在拉力F作用下沿斜面向上运动，轻绳与拉力F的方向均平行于斜面。当拉力F一定时，Q受到绳的拉力(　　)‎ 图3‎ A．与斜面倾角θ有关 B．与动摩擦因数有关 C．与系统运动状态有关 D．仅与两物块质量有关 解析　设P、Q的质量分别为m1、m2，Q受到绳的拉力大小为FT，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，根据牛顿第二定律，对整体分析，有F－(m1＋m2)gsin θ－μ(m1＋m2)gcos θ＝(m1＋m2)a；对Q分析：有FT－‎ m2gsin θ－μm2gcos θ＝m‎2a，解得FT＝F，可见Q受到绳的拉力FT与斜面倾角θ、动摩擦因数μ和系统运动状态均无关，仅与两物块质量和F有关，选项D正确。‎ 答案　D ‎【例3】　如图5所示，两个质量分别为m1＝3 kg、m2＝2 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接。两个大小分别为F1＝30 N、F2＝20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则(　　)‎ 图5‎ A．弹簧测力计的示数是50 N B．弹簧测力计的示数是24 N C．在突然撤去F2的瞬间，m2的加速度大小为4 m/s2‎ D．在突然撤去F2的瞬间，m1的加速度大小为10 m/s2‎ 解析　对两物体和弹簧测力计组成的系统，根据牛顿第二定律得整体的加速度 a＝＝ m/s2＝‎2 m/s2，隔离m2，根据牛顿第二定律有F－F2＝m‎2a，解得F＝24 N，所以弹簧测力计的示数为24 N，选项A错误，B正确；在突然撤去F2的瞬间，弹簧的弹力不变，m1的加速度不变，为‎2 m/s2，m2的加速度a2＝＝ m/s2＝‎12 m/s2，选项C、D错误。‎ 答案　B ‎【例4】　(多选)(2015·新课标全国卷Ⅱ，20)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为(　　)‎ A．8 B．10 C．15 D．18‎ 解析　设挂钩P、Q西边有n节车厢，每节车厢的质量为m，则挂钩P、Q西边车厢的质量为nm，以西边这些车厢为研究对象，有 F＝nma①‎ P、Q东边有k节车厢，以东边这些车厢为研究对象，有 F＝km·a②‎ 联立①②得3n＝2k，总车厢数为N＝n＋k，由此式可知n只能取偶数，‎ 当n＝2时，k＝3，总节数为N＝5‎ 当n＝4时，k＝6，总节数为N＝10‎ 当n＝6时，k＝9，总节数为N＝15‎ 当n＝8时，k＝12，总节数为N＝20，故选项B、C正确。‎ 答案　BC ‎【例5】　如图8所示，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面，斜面上放一质量为m的光滑球。静止时，箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止，经过的总路程为s，运动过程中的最大速度为v。‎ 图8‎ ‎(1)求箱子加速阶段的加速度大小a′；‎ ‎(2)若a＞gtan θ，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。‎ 解析　(1)由匀变速直线运动的公式有v2＝‎2a′x1，v2＝2ax2，且x1＋x2＝s 解得：a′＝ ‎(2)假设球刚好不受箱子作用，应满足FNsin θ＝ma0，FNcos θ＝mg，解得a0＝gtan θ，箱子减速时加速度水平向左，当a＞gtan θ时，箱子左壁对球的作用力为零，顶部对球的力不为零。此时球受力如图，‎ 由牛顿第二定律得 FN′cos θ＝F＋mg FN′sin θ＝ma 解得F＝m(－g)‎ 答案　(1)　(2)0　m(－g)‎ 四、课堂练习 ‎《创新设计》第42、43页变式训练1、2、3‎ 五、课堂小结 几种临界状态和其对应的临界条件如下表所示 临界状态 临界条件 速度达到最大 物体所受的合外力为零 两物体刚好分离 两物体间的弹力FN＝0‎ 绳刚好被拉直 绳中张力为零 绳刚好被拉断 绳中张力等于绳能承受的最大拉力 处理临界问题的三种方法 极限法 把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的 假设法 临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题 数学法 将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式解出临界条件 六、作业 ‎《4级优化满分练》第三章 能力课时3‎ 板书设计 牛顿第二定律的综合应用 ‎1、牛顿运动定律与图象综合问题的求解方法 ‎(1) “两大类型” (2) 解决图象问题的方法和关键 ‎2、连接体问题的分析方法 ‎ (1) 连接体的分类 (2) 连接体的运动特点 （3）连接体问题的分析方法 ‎3、临界问题的处理方法 ‎(1) 临界或极值条件的标志 教学反思 受力分析是解决牛顿第二定律的关键所在，从课堂教学学生的回答来看，学生受力分析环节比较薄弱，今后教学重点之一是对研究对象的受力分析。‎