高中物理 第四章 牛顿运动定律章末小结课件 新人教版必修1.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 牛顿运动定律 第四章 章末小结 第四章 1 1 1集合的概念 一 整体法与隔离法在分析连接体问题中的应用1 连接体多个相互关联的物体组成的物体系统 如叠在一起 并排放在一起或用绳 或杆 连在一起的几个物体 2 隔离法与整体法 1 隔离法的选取原则 若连接体或关联体内各物体的加速度不相同 或者要求出系统内两物体之间的作用力时 就需要把物体从系统中隔离出来 应用牛顿第二定律列方程求解 2 整体法的选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度 且不需要求物体之间的作用力 可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 3 整体法 隔离法交替运用原则 若连接体内各物体具有相同的加速度 且要求物体之间的作用力时 可以先用整体法求出加速度 然后再用隔离法选取合适的研究对象 应用牛顿第二定律求作用力 即 先整体求加速度 后隔离求内力 如图所示 两个质量分别为m1 1kg m2 4kg的物体置于光滑的水平面上 中间用轻质弹簧秤连接 两个大小分别为f1 30n f2 20n的水平拉力分别作用在m1 m2上 则达到稳定状态后 下列说法正确的是 a 弹簧秤的示数是25nb 弹簧秤的示数是28nc 在突然撤去f2的瞬间 m2的加速度大小为7m s2d 在突然撤去f1的瞬间 m1的加速度大小为13m s2 二 动力学问题中的临界和极值问题1 临界极值问题 在运用牛顿运动定律解动力学问题时 常常讨论相互作用的物体是否会发生相对滑动 相互接触的物体是否会发生分离等等 这类问题就是临界问题 2 解题关键 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 弹力必定为零等 3 解决临界问题的一般方法 1 极限法 题设中若出现 最大 最小 刚好 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 如图所示 一质量为500kg的木箱放在质量为2000kg的平板车的后部 木箱到驾驶室的距离l 1 6m 已知木箱与木板间的动摩擦因数 0 484 平板车在运动过程中所受阻力是车和箱总重的0 20倍 平板车以v0 22 0m s的恒定速度行驶 突然驾驶员刹车 使车做匀减速运动 为不让木箱撞击驾驶室 g取10m s2 试求 1 从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间 2 驾驶员刹车时的制动力不能超过多大 g取10m s2 三 物理图象在动力学问题中的应用1 常见的图象形式 物理图象信息量大 包含知识内容全面 好多习题已知条件是通过物理图象给出的 动力学问题中常见的有x t v t f t及a f等图象 这些图象反映的是物体的运动规律 受力规律 而绝非代表物体的运动轨迹 2 图象问题的分析方法 遇到带有物理图象的问题时 要认真分析图象 要从它的物理意义 点 线段 斜率 截距 交点 拐点 面积等方面了解图象给出的信息 再利用共点力平衡 牛顿运动定律及运动学公式去解题 天津市五校2014 2015学年高一上学期期末联考 质量共为40kg的雪橇和运动员 在倾角 37 的斜面上向下滑动 如图甲所示 所受的空气阻力与速度成正比 今测得雪橇运动的v t图象如图乙所示 且ab是曲线a点的切线 b点坐标为 4 15 cd是曲线的渐近线 g取10m s2 试求 1 t 0时刻运动员的加速度和稳定时的速度 2 空气的阻力系数k和雪橇与斜坡间的动摩擦因数 2 运动员所受阻力与速度成正比即f kv t 0时刻 mgsin37 kv0 mgcos37 ma物体最后以速度v做匀速运动时 mgsin37 kv mgcos37 0将v0 5m s v 10m s 代入以上两式联立 解得 0 125 k 20n s m 答案 1 2 5m s210m s 2 0 125k 20n s m 四 动力学中的传送带问题1 解题关键 分析物体与传送带间的滑动摩擦力方向 进而分析物体的运动规律 这是分析传送带问题的关键 2 常见的传送带模型 有两种 一个是水平方向的传送带 另一个是与水平方向成一定角度的传送带 1 物体在水平传送带上的运动有两种可能 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 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 对倾斜传送带要分析最大静摩擦力和重力沿斜面方向的分力的关系 根据具体情况具体分析 如图所示 传送带与水平面的夹角为 37 以4m s的速度向上运行 在传送带的底端a处无初速度地放一个质量为0 5kg的物体 它与传送带间动摩擦因数 0 8 ab间 b为顶端 长度为25m 试回答下列问题 1 说明物体的运动性质 相对地球 2 物体从a到b的时间为多少 g 10m s2 解析 1 由题设条件知tan37 0 75 0 8 所以有tan37 这说明物体在斜面 传送带 上能处于静止状态 物体开始无初速度放在传送带上 起初阶段 对物体受力分析如图所示 根据牛顿第二定律可知 f滑 mgsin37 maf滑 fnfn mgcos37 求解得a g cos37 sin37 0 4m s2设物体在传送带上做匀加速直线运动时间t1及位移x1 因v0 0a 0 4m s2 vt 4m s 答案 1 物体先以a 0 4m s2做匀加速直线运动 达到传送带速度后 便以传送带速度做匀速运动 2 11 25s 牛顿运动定律是力学的基本规律 是力学的核心知识 在整个物理学中占有非常重要的地位 因此本章是高考的热点 着重考查学生分析问题 解决问题的能力 本章多与运动学 电磁学等知识联系在一起综合考查 解析 1 在0 2s时间内 a和b的受力如图所示 其中f1 n1是a与b之间的摩擦力和正压力的大小 f2 n2是b与c之间的摩擦力和正压力的大小 方向如图所示 由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得f1 1n1 n1 mgcos f2 2n2 n2 n1 mgcos 规定沿斜面向下为正 设a和b的加速度分别为a1和a2 由牛顿第二定律得mgsin f1 ma1 mgsin f1 f2 ma2 联立 式 并代入题给条件得a1 3m s2 a2 1m s2 2 在t1 2s时 设a和b的速度分别为v1和v2 则v1 a1t1 6m s v2 a2t1 2m s t t1时 设a和b的加速度分别为a1 和a2 此时a与b之间摩擦力为零 同理可得a1 6m s2 a2 2m s2 点评 此题亦可用下面的速度图线求解 请同学们自主探究 1 2014 北京理综 19 伽利略创造的把实验 假设和逻辑推理相结合的科学方法 有力地促进了人类科学认识的发展 利用如图所示的装置做如下实验 小球从左侧斜面上的o点由静止释放后沿斜面向下运动 并沿右侧斜面上升 斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时 小球沿右侧斜面上升的最高位置依次为1 2 3 根据三次实验结果的对比 可以得到的最直接的结论是 a 如果斜面光滑 小球将上升到与o点等高的位置b 如果小球不受力 它将一直保持匀速运动或静止状态c 如果小球受到力的作用 它的运动状态将发生改变d 小球受到的力一定时 质量越大 它的加速度越小答案 a解析 本题考查伽利略实验 选项之间有一定的逻辑性 需要学生有一定的辨别能力 三种材料的粗糙程度不同 小球上升的高度不同 若斜面光滑 小球将上升到与0点 等高位置 a正确 b c d选项从本实验不能直接得出结论 本题要求从实验现象中直接得出结论 b c d选项中的结论也是科学的 正确的 但从本实验中不能得出 2 2014 新课标全国卷 17 如图 用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上 系统处于平衡状态 现使小车从静止开始向左加速 加速度从零开始逐渐增大到某一值 然后保持此值 小球稳定地偏离竖直方向某一角度 橡皮筋在弹性限度内 与稳定在竖直位置时相比 小球的高度 a 一定升高b 一定降低c 保持不变d 升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定答案 a 解析 本题主要考查力的分解 解题的关键要明确弹力在竖直方向上的分力不变 因此对应伸长量在竖直方向上的分量不变 由于小球在竖直方向处于平衡状态 所以kx my 即竖直方向上的伸长量不变 但于由原来有原长 原长沿竖直方向分量减小 所以竖直方向总长度减小 a正确 该题极具迷惑性 学生往往会从牛顿第二定律入手寻找关系 导致无法得出正确结论 3 2014 重庆理综 5 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时 一个物体所受空气阻力可忽略 另一个物体所受空气阻力大小与物体速率成正比 下列用虚线和实线描述两物体运动的 t图象可能正确的是 答案 d解析 本题主要考查竖直上抛运动中的受力情况和图象 解题的关键是明确两种情况下的加速度变化情况 空气阻力忽略时 物体上升的加速度不变 在v t图象上是倾斜的直线 空气阻力与速率成正比时 物体上升过程中做加速度越来越小的减速运动 在最高点时速度等于重力加速度 即速度等于零时 v t图象中的切线平行 综上所述 只有选项d满足以上关系 根据物理规律排除不满足条件的选项是选择题解题的一种常用方法 4 2015 新课标全国卷 20 如图 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 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答案 acd 5 2015 新课标全国卷 22 某同学用图 a 所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数 已知打点计时器所用电源的频率为50hz 物块下滑过程中得到的纸带的一部分如图 b 所示 图中标出了五个连续点之间的距离 1 物块下滑时的加速度a m s2 打c点时物块的速度v m s 2 已知重力加速度大小为g 为求出动摩擦因数 还必须测量的物理量是 填正确答案标号 a 物块的质量b 斜面的高度c 斜面的倾角答案 1 3 251 79 2 c 6 2014 新课标全国卷 22 某同学利用图 a 所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图 如图 b 所示 实验中小车 含发射器 的质量为200g 实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮 小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到 回答下列问题 1 根据该同学的结果 小车的加速度与钩码的质量成 填 线性 或 非线性 关系 2 由图 b 可知 a m图线不经过原点 可能的原因是 3 若利用本实验装置来验证 在小车质量不变的情况下 小车的加速度与作用力成正比 的结论 并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力 则实验中应采取的改进措施是 钩码的质量应满足的条件是 答案 1 非线性 2 存在摩擦力 3 调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量 解析 1 由图象可以判断加速度与钩码的质量或非线性关系 2 当有拉力时无加速度说明存在摩擦力 3 为了验证实难结论 要平衡摩擦力 本实验中由于把钩码的重力作为拉力 因此必需满足m m的条件 7 2013 四川理综 9 近来 我国多个城市开始重点治理 中国式过马路 行为 每年全国由于行人不遵守交通规则而引发的交通事故上万起 死亡上千人 只有科学设置交通管制 人人遵守交通规则