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1、章 末 整 合 正交分解法在牛頓第二定律中的應用 即在兩個相互垂直的x、y方向上,x方向上的加速度取決于x方向的合外力Fx,y方向上的加速度取決于y方向上的合外力Fy.為了減少矢量的分解,在建立直角坐標、確定x軸正方向上一般有兩種方法:(1)分解力而不分解加速度:將所有的力沿a的方向和垂直于a的方向上的兩個方向分解,則在垂直于a的方向上,物體受的各力的矢量和為零;在沿a的方向上,物體受的各力的矢量和為m a,此時規(guī)定加速度方向為x軸正方向 (2)分解加速度而不分解力:此種方法一般是在以某個方向為x軸正向時,其他力都落在兩個坐標軸上不需再分解在建立正交坐標軸時,不管選取哪個方向為x軸方向所得的最
2、后結(jié)果都是一樣的,但是為了解題方便,應考慮盡量減少矢量的分解,即要盡量使較多的矢量在坐標軸上 【 例 1】 如圖41所示,在傾角為的斜面上,有一質(zhì)量為m的物體,兩人一拉一推,使物體以加速度a向上滑動兩人用力大小相等,推力方向與斜面平行,拉力方向與斜面成角斜向上已知物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為,求兩個力的大小圖 4 1 解 析 :對物體m進行受力分析,建立正交坐標系,x軸沿斜面向上,y軸垂直斜面向上,如下圖所示將重力和拉力進行正交分解,它們在兩坐標軸上的分量分別為G1m gsin ,G2m gcos ,F(xiàn)xFcos ,F(xiàn)yFsin . 1瞬時性問題(1)特點:變化前后,一些漸變量還沒有來得及變化,
3、但突變量卻可以變化(2)方法:分析此刻前后,找出突變量和未變量,并分析它們的大小(3)常見情況:連接物體的彈簧、細繩等突然斷裂瞬間狀態(tài)與臨界問題 2臨界問題(1)特點:連接著兩種或多種情況,是物體運動變化過程中的一個臨界點或銜接點,此時隱含著一些關(guān)鍵量,如物體從連接到分離的臨界,F(xiàn)N0,運動過程中v0,vmax等 (2)方法極限法:在題目中如出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語時一般隱含著臨界問題處理這類問題時,可把物理問題(或過程)推向極端,從而使臨界狀態(tài)暴露出來假設法:有些物理過程中沒有明顯的臨界問題的線索,但在變化過程中有可能出現(xiàn)臨界問題,也可能不出現(xiàn)臨界問題,解答這類問題一般用假設法常見
4、情況:當兩個物體將要分離或剛要接觸時,F(xiàn) N0,即為臨界點,另外靜摩擦力F靜0時是力的方向變化的臨界點 【 例 2】 如圖42所示,一細線的一端固定于傾角為30的光滑楔形塊A的頂端處,細線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球(1)當滑塊至少以多大的加速度a向左加速運動時,小球?qū)瑝K壓力為零?(2)當滑塊以a2g的加速度向左加速運動時,小球?qū)€的拉力為多大?圖 4 2 1連接體連接體是指在所研究的問題中涉及的多個物體(或疊放在一起,或并排擠在一起,或用繩、桿聯(lián)系在一起)組成的系統(tǒng)(也叫物體組)整體法、隔離法解決連接體問題 2解決連接體問題的基本方法處理連接體問題的方法:整體法與隔離法要么先整體后隔離,要么
5、先隔離后整體不管用什么方法解題,所使用的規(guī)律都是牛頓運動定律(1)解答問題時,決不能把整體法和隔離法對立起來,而應該把這兩種方法結(jié)合起來,從具體問題的實際情況出發(fā),靈活選取研究對象,恰當選擇使用隔離法或整體法: 在連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度時,可先把連接體當成一個整體,分析受到的外力及運動情況,利用牛頓第二定律求出加速度,若要求連接體內(nèi)各物體相互作用的內(nèi)力,則需把物體隔離,對某個物體單獨進行受力分析,再利用牛頓第二定律對該物體列式求解 (2)在使用隔離法解題時,所選取的隔離對象可以是連接體中的某一個物體,也可以是連接體的某一部分物體(包含兩個或兩個以上的單個物體),而這“某一部分”的選取,也應根據(jù)問題的實際情況靈活處理 【 例 3】 如圖43所示,一個質(zhì)量為M的物體A放在光滑的水平桌面上,通過細繩繞過定滑輪,在細繩的下端懸掛一個質(zhì)量為m的物體B.求:(1)此時物體A的加速度和繩子的張力(2)若把物體B換成大小Fm g的拉力時,物體A的加速度和繩子的張力圖 4 3