牛頓第二定律臨街問(wèn)題

1、高中物理教案學(xué)案高中物理教案學(xué)案第三章第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律第五課時(shí)第五課時(shí)牛頓定律應(yīng)用中的臨界和極值問(wèn)題牛頓定律應(yīng)用中的臨界和極值問(wèn)題1、知識(shí)回顧：、知識(shí)回顧：⑴如圖所示，水平放置的長(zhǎng)木板AB上靜置一個(gè)小物塊，小物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ恒定?，F(xiàn)將木板繞其A端沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)，下列圖線中能最好地描述小物塊沿長(zhǎng)木板滑下的加速度a和長(zhǎng)木板與水平面間夾角θ的關(guān)系的是(B)。⑵質(zhì)點(diǎn)所受的力F隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，力的方向始終

2、在一直線上，已知t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度為零。在圖示t1、t2、t3和t4各時(shí)刻中，質(zhì)點(diǎn)的速度最大的是：(B)AtlBt2Ct3Dt42、典型例題分析：、典型例題分析：【例1】傳送帶是一種常用的運(yùn)輸工具，它被廣泛地應(yīng)用于礦山、碼頭、貨場(chǎng)等生產(chǎn)實(shí)際中，在車(chē)站、機(jī)場(chǎng)等交通場(chǎng)所它也發(fā)揮著巨大的作用。如圖所示為車(chē)站使用的水平傳送帶裝置模型，繃緊的傳送帶水平部分AB的長(zhǎng)度L＝5m，并以V傳＝2m／s的速度向右傳動(dòng)?，F(xiàn)將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的旅行包輕輕地?zé)o初速

3、地放在傳送帶的A端，已知旅行包與皮帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。求：⑴旅行包在傳送帶上從A端運(yùn)動(dòng)到B端所用的時(shí)間；⑵若要旅行包在傳送帶上從A端運(yùn)動(dòng)到B端所用的時(shí)間最短，則傳動(dòng)的速度大小應(yīng)滿足什么條件？（g＝10m／s2）【解析】⑴由于旅行包的初速為零，在開(kāi)始階段，旅行包速度小于傳送帶的速度，故旅行包相對(duì)于傳送帶向左運(yùn)動(dòng)，其受到的滑動(dòng)摩擦力向右，此滑動(dòng)摩擦力使旅行包產(chǎn)生加速度，旅行包向右做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)（如圖所示）。但旅行包是否是

4、勻加速運(yùn)動(dòng)到B端，卻要看旅行包fmgNAV傳BAB①當(dāng)A、B間沒(méi)有摩擦力作用時(shí)，A相對(duì)地前進(jìn)0.5m時(shí)的速度最大，為Vmax＝＝ms＝ms；Am2FS55.0102??2②當(dāng)A、B間有摩擦力作用且A、B相對(duì)靜止時(shí)，A相對(duì)地前進(jìn)0.5m時(shí)的速度最小，為Vmin＝＝ms＝2ms。)mm2FSBA＋（)155(5.0102???2即A相對(duì)地前進(jìn)0.5m時(shí)的速度介于2ms和ms之間，故此題正確答案應(yīng)選22A【小結(jié)】此題是已知物體受力情況確定物體

5、運(yùn)動(dòng)情況的問(wèn)題，常規(guī)思路是：根據(jù)物體受力情況，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得出結(jié)論。題中由于物體所受摩擦力情況的不確定性，導(dǎo)致結(jié)論的不確定，摩擦力發(fā)生突變是臨界狀態(tài)出現(xiàn)的原因。【例3】如圖所示，在水平面上放一質(zhì)量為m的物體，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用力F拉物體，（1）如果要使物體做勻速運(yùn)動(dòng)，求拉力F的最小值；（2）如果要使物體以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，求拉力F的最小值?！窘馕觥浚?）此問(wèn)題有兩種解法。①物理方法——圖解法：物體受力分

6、析如圖a所示。力F大小和方向發(fā)生變化時(shí)，N、f大小也隨之改變。由于μ＝fN，所以f、N的合力T的方向在力F變化過(guò)程中保持不變（如圖b所示）。物體在mg、F、N與f四個(gè)力作用下處于平衡，可以看成在mg、F、N與f的合力T三個(gè)力作用下處于平衡。由于mg的大小、方向均不變，T的方向也不變，故由力的平衡條件和平行四邊形定則可知：當(dāng)F與T垂直時(shí)，F(xiàn)的值最?。ㄈ鐖Dc所示）。設(shè)T與豎直方向的夾角為θ，則F的最小值為Fmin＝mgsinθ，而tgθ＝f