高中物理 第四章 牛顿运动定律阶段复习课课件 新人教版必修1.ppt

阶段复习课第四章 主题一整体法 隔离法分析动力学连接体问题 主题训练 2013 福建高考改编 质量为m 长为l的杆水平放置 杆两端a b系着长为3l的不可伸长且光滑的柔软轻绳 绳上套着一质量为m的小铁环 已知重力加速度为g 不计空气影响 若杆与环保持相对静止 在空中沿ab方向水平向右做匀加速直线运动 此时环恰好悬于a端的正下方 如图所示 1 求此状态下杆的加速度大小a 2 为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力 方向如何 规范解答 1 此时 对小铁环的受力分析如图所示 有ftsin ma ft ftcos mg 0 由图中几何关系可知 60 代入 式解得a g 2 如图所示 设外力f与水平方向成 角 将杆和小铁环当成一个整体 有fcos m m a fsin m m g 0 联立 式 解得f m m gtan 或 60 答案 1 g 2 外力大小为 m m g 方向与水平方向成60 角斜向上 主题升华 整体法和隔离法在动力学连接体问题中的灵活运用1 运用整体法分析问题时 要求系统内各物体的加速度大小和方向均应相同 2 若已知外力求内力 通常先用整体法求加速度 再用隔离法求内力 若已知内力求外力 通常先用隔离法求加速度 再用整体法求外力 3 在许多问题中往往用整体法求解加速度比较方便 但整体法不能求解系统的内力 在分析系统内各物体之间的相互作用时 需用隔离法 因此 在解答问题时要灵活选取研究对象 整体法与隔离法交叉使用 变式训练 2014 蚌埠高一检测 如图所示 质量分别为m和2m的两个小球置于光滑水平面上 且固定在一轻质弹簧的两端 已知弹簧的原长为l 劲度系数为k 现沿弹簧轴线方向在质量为2m的小球上施加一水平拉力f 使两球一起做匀加速运动 则此时两球间的距离为 解析 选c 先以两个小球和弹簧组成的整体为研究对象 由于水平面光滑 故由牛顿第二定律f合 ma可得再以质量为m的小球为研究对象 在水平方向上只受到弹簧弹力的作用 故f弹 kx ma 故弹簧的形变量x 所以此时两球间的距离为l 故选项c对 a b d错 主题二与图像相结合的动力学问题 主题训练 2014 武汉高一检测 如图 质量为m的长木板 静止放在粗糙的水平地面上 有一个质量为m 可视为质点的物块 以某一水平初速度从左端冲上木板 从物块冲上木板到物块和木板都静止的过程中 物块和木板的v t图像分别如图中的折线所示 根据v t图像 g取10m s2 求 1 m与m间动摩擦因数 1及m与地面间动摩擦因数 2 2 m与m的质量之比 3 从物块冲上木板到物块和木板都静止的过程中 物块m 长木板m各自对地的位移 规范解答 1 由图可知 线段ac为m减速时的速度 时间图像 m的加速度为a1 m s2 1 5m s2对m 由牛顿第二定律可得 1mg ma1所以 1 0 15由图可知 线段cd为二者一起减速运动时的速度 时间图像 其加速度为a3 m s2 0 5m s2 对m和m组成的整体 由牛顿第二定律可得 2 m m g m m a3所以 2 0 05 2 由图像可得 线段bc为m加速运动时的速度 时间图像 m的加速度为a2 m s2 1m s2对m 由牛顿第二定律可得 1mg 2 mg mg ma2把 1 2代入上式 可得 3 由图线acd与横轴所围面积可求得m对地位移 x1 4 6m m 44m由图线bcd与横轴所围面积可求得m对地位移 xm 12 4m 24m答案 1 0 150 05 2 3 44m24m 主题升华 与图像相结合的动力学问题的分析方法遇到带有物理图像的问题时 1 要认真分析题目中所给的图像 从它的物理意义 点 线段 斜率 截距 交点 拐点 面积等方面了解图像所给出的信息 2 结合共点力的平衡条件 牛顿运动定律及运动学公式去解题 变式训练 放在水平地面上的一物块 受到方向不变的水平推力f的作用 f的大小与时间t的关系如图甲所示 物块速度v与时间t的关系如图乙所示 取重力加速度g 10m s2 由两图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数 分别为 a m 0 5kg 0 4b m 1 5kg c m 0 5kg 0 2d m 1kg 0 2 解析 选a 由f t图像和v t图像可得 物块在2s到4s内所受外力f 3n 物块做匀加速运动 a m s2 2m s2 f ff ma 即3 10 m 2m 物块在4s到6s内所受外力f 2n 物块做匀速直线运动 则f ff f mg 并且10 m 2 由 解得m 0 5kg 0 4 故a选项正确 主题三动力学中的临界 极值问题 2014 大连高一检测 如图所示 水平面上放有质量均为m 1kg的物块a和b 均视为质点 a b与地面的动摩擦因数分别为 1 0 4和 2 0 1 相距l 0 75m 现给物块a一初速度使之向物块b运动 与此同时给物块b一个f 3n水平向右的力使其由静止开始运动 经过一段时间a恰好能追上b g取10m s2 求 1 物块b运动的加速度大小 2 物块a的初速度大小 规范解答 1 对b 由牛顿第二定律得 f 2mg mab 解得ab 2m s2 2 对a 由牛顿第二定律得 1mg maa 设物块a经过t时间追上物块b 由运动学公式可得 xa v0t aat2 xb abt2 恰好追上的条件是v0 aat abt xa xb l联立各式解得t 0 5s v0 3m s答案 1 2m s2 2 3m s 主题升华 解决临界问题的技巧和方法解决临界问题的关键是分析临界状态 例如 两物体刚好要发生相对滑动时 接触面上必须出现最大静摩擦力 两个物体要发生分离 相互之间的作用力 弹力必定为零 解决临界问题的一般方法有 1 极限法 题设中若出现 最大 最小 恰好 等这类词语时 一般就隐含着临界问题 解决这类问题时 常常是把物理问题 或物理过程 引向极端 进而使临界条件或临界点暴露出来 达到快速解决有关问题的目的 2 假设法 有些物理问题在变化过程中可能会出现临界问题 也可能不出现临界问题 解答这类题 一般要用假设法 3 数学推理法 根据分析的物理过程列出相应的数学表达式 然后由数学表达式讨论出临界条件 变式训练 2014 阜阳高一检测 如图所示 质量为4kg的小球用轻质细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上 细绳的延长线通过小球的球心o 且与竖直方向的夹角为 37 已知g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 汽车匀速运动时 细绳对小球的拉力和车后壁对小球的压力 2 若要始终保持 37 则汽车刹车时的加速度最大不能超过多少 解析 1 对小球受力分析如图 将细绳拉力ft分解有 fty ftcos ftx ftytan 由二力平衡可得fty mg ftx fn 解得细绳拉力ft 50n 车壁对小球的压力fn mgtan 30n 2 设汽车刹车时的最大加速度为a 此时车壁对小球弹力f n 0 由牛顿第二定律有ftx ma 即mgtan ma 解得 a 7 5m s2 即汽车刹车时的加速度最大不能超过7 5m s2 答案 1 50n30n 2 7 5m s2 主题四动力学中的传送带问题 主题训练 2014 淮安高一检测 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 用于对旅客的行李进行安全检查 如图所示为一水平传送带装置示意图 绷紧的传送带ab始终保持v 1m s的恒定速率运行 一质量为m 4kg的行李无初速度地放在a处 传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动 随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动 设行李与传送带间的动摩擦因数 0 1 a b间的距离l 2m g取10m s2 求 1 行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小 2 行李做匀加速直线运动的时间 3 如果提高传送带的运行速率 行李就能被较快地传送到b处 求行李从a处传送到b处的最短时间和传送带对应的最小运行速率 规范解答 行李先在传送带的带动下做匀加速运动 当行李的速度增大到与传送带速度相等时 与传送带一起做匀速运动 要想传送时间最短 需使行李一直从a处匀加速到b处 1 行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力f mg以题给数据代入 得f 4n由牛顿第二定律 得f ma代入数值 得a 1m s2 2 设行李做匀加速直线运动的时间为t 行李加速运动的末速度为v 1m s 则v at代入数据 得t 1s 3 行李从a处匀加速运动到b处时 传送时间最短 则l 代入数据 得tmin 2s 传送带对应的最小运行速率vmin atmin代入数据 解得vmin 2m s答案 1 4n1m s2 2 1s 3 2s2m s 主题升华 常见的两种传送带模型1 水平传送带 1 若物体到达传送带的另一端时速度还没有达到传送带的速度 则该物体一直做匀变速直线运动 2 若物体到达传送带的另一端之前速度已经和传送带相同 则物体先做匀变速直线运动 后做匀速直线运动 2 倾斜传送带 对于沿倾斜传送带斜向下运动的物体 分析物体受到的最大静摩擦力和重力沿斜面方向的分力的关系是关键 如果最大静摩擦力小于重力沿斜面的分力 则物体做匀变速运动 如果最大静摩擦力大于重力沿斜面的分力 则物体先做匀加速运动 后做匀速运动 变式训练 如图所示 传送带与水平面夹角为37 传送带以10m s的速率运动 传送带轮沿顺时针方向转动 现在在传送带上端a处无初速度地放上一个质量为m 0 5kg的小物块 它与传送带间的动摩擦因数为0 5 若传送带a到b的长度为16m g取10m s2 则物块从a运动到b的时间为多少 解析 由于 0 5 tan 0 75 物块一定沿传送带对地下移 且不会与传送带相对静止 设从物块刚放上到达到传送带速度10m s时 物块