江苏高考物理二轮总复习 专题3 第1课时 匀变速直线运动在力学中的应用课件.ppt

专题三恒力作用下的直线运动 第1课时匀变速直线运动在力学中的应用 2010 安徽卷 质量为2kg的物体在水平推力f的作用下沿水平面做直线运动 一段时间后撤去f 其运动的v t图象如图3 1 1所示 g取10m s2 求 1 物体与水平面间的动摩擦因数 2 水平推力f的大小 3 0 10s内物体运动位移的大小 如图3 1 1 命题解读 多过程问题利于考查学生对运动规律的认识 利于甄别学生对牛顿运动定律和功能关系 动能定律 两大规律的理解应用能力 因此成为高考命题的热点 热点一图象问题 例1 如图3 1 2甲所示 在倾角为30 的足够长的光滑斜面上 有一质量为m的物体 受到沿斜面方向的力f作用 力f按图乙所示规律变化 图中纵坐标是f与mg的比值 力沿斜面向上为正 则物体运动的速度v随时间t变化的规律是下图中的 物体的初速度为零 重力加速度取10m s2 图3 1 2 解析 在0 1s内 物体的加速度为a1 f mgsin30 m 解得a1 5m s2 排除a项 在1s 2s内 物体的加速度为a2 mgsin30 m 5m s2 排除b项 在2s 3s内 a3 f mgsin30 m 15m s2 排除d项 综述c项正确 答案 c 规律方法 图象既能帮助我们深入 直观地理解物理状态 也能反映出物理状态变化的规律 在理解物理图象所表示的规律时应注意 1 看清坐标轴所表示的物理量及单位 并注意坐标原点是否从零开始 2 图象上每一点都对应着两个数 沿图象上各点移动 反映着一个量随另一个量变化的函数关系 因此 图象都应与一个代数方程相对应 3 图象上任一点的斜率 反映了该点处一个量随另一个量变化的快慢 如v t图象中的斜率为加速度 即为纵坐标的变化量除以横坐标的变化量所得的物理量 4 一般图象与它对应的横轴 或纵轴 之间的面积 往往也代表一个物理量 如v t图象中 图线与t轴所围成的面积代表位移等 变式练习 如图3 1 3甲所示 一物块在t 0时刻 以初速度v0从足够长的粗糙斜面底端向上滑行 物块速度随时间变化的图象如图3 1 3乙所示 t0时刻物块到达最高点 3t0时刻物块又返回底端 由此可以确定 a 物块返回底端时的速度b 物块所受摩擦力大小c 斜面倾角qd 3t0时间内物块克服摩擦力所做的功 图3 1 3 解析 本题以斜面模型考查了力能两条线索中的热点问题 从图象看到 物体上冲时做匀减速运动 加速度为a1 gsin gcos 下滑时做匀加速运动 加速度为a2 gsin gcos 因时间在图中标清 所以可以求出物块返回底端时的速度x v 3t0 2 v0t0 2 v v0 3 a项正确 物体的质量未知 所以物块所受摩擦力大小f mgcosq不能求出 利用 联立解出斜面倾角q c项正确 从图中利用面积虽然能求出总位移 但是摩擦力大小未知 不能求出3t0时间内物块克服摩擦力所做的功 综述ac项正确 例题2 跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板 另一端被吊板上的人拉住 如图3 1 4所示 已知人的质量为70kg 吊板的质量为10kg 绳及定滑轮的质量 滑轮的摩擦均可不计 取重力加速度g 10m s2 当人以440n的力拉绳时 人与吊板的加速度a和人对吊板的压力f分别为 a a 1 0m s2 f 260nb a 1 0m s2 f 330nc a 3 0m s2 f 110nd a 3 0m s2 f 50n 图3 1 4 热点二整体法与隔离法 解析 将人与吊板整体考虑 据牛顿第二定律 2ft m人 m板 g m人 m板 a 代入数据 得a 1 0m s2用隔离法研究人向上运动 设吊板对人的支持力为f 则ft f m人g m人a 得f 330n 再根据牛顿第三定律 人对吊板的压力f f 330n 选项b正确 答案 b 规律方法 若研究对象是多个物体组成的系统 牛顿第二定律的形式可以表述为 f合 m1a1 m2a2 m3a3 mnan 但是加速度大小不同的连接体问题不作要求 复习时要把握好难度 超 失 重仅与加速度方向有关 加速度方向向上 加速向上或减速向下运动 均表现为超重 视重大于实重 加速度方向向下 加速向下或减速向上运动 表现为失重 视重小于实重 不管怎样重力依然存在 在完全失重状态下 平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失 变式练习 如图3 1 5所示 质量不等的两个物体a b 在水平拉力f的作用下 沿光滑水平面一起向右运动 滑轮及细绳质量不计 则下列说法中正确的有 a 物体b所受的摩擦力方向一定向左b 物体b所受的摩擦力方向可能向左c 物体b所受的摩擦力一定随水平力f的增大而增大d 只要水平力f足够大 物体a b间一定会打滑 图3 1 5 热点三临界问题 例3 如图3 1 6所示 ab ac为不可伸长的轻绳 小球质量为m 0 4kg 当小车静止时 ac水平 ab与竖直方向夹角为 37 试求小车分别以下列加速度向右匀加速运动时 两绳上的张力fac fab分别为多少 取g 10m s2 1 a1 5m s2 2 a2 10m s2 图3 1 6 解析 设绳ac水平且拉力刚好为零时 临界加速度为a0 根据牛顿第二定律 fabsin ma0 fabcos mg 联立两式并代入数据得a0 7 5m s2当a1 5m s2a0 此时ac绳不能伸直 f ac 0 ab绳与竖直方向夹角 据牛顿第二定律 fab sin ma2 fab cos mg 联立两式并代入数据得fab 5 7n 规律方法 本题解题的关键是根据小球的加速度方向 判断出物体所受合外力的方向 然后画出平行四边形 解其中的三角形就可求得结果 在题目中如出现 最大 最小 刚好 等词语时 一般隐含着临界问题 处理这类问题时 可把物理问题 或过程 推向极端 从而使临界现象 或状态 暴露出来 达到尽快求解的目的 变式练习 2010 江西重点中学联考 如图3 1 7 一个单摆悬挂在小车上 随小车沿着斜面滑下 图中的虚线 与斜面垂直 虚线 沿斜面方向 则可判断出 a 如果斜面光滑 摆线与 重合b 如果斜面光滑 摆线与 重合c 如果斜面粗糙但摩擦力小于下滑力 摆线位于 与 之间d 如果斜面粗糙但摩擦力大于下滑力 摆线位于 与 之间 图3 1 7 解析 斜面光滑 小车下滑的加速度a gsin 小球的加速度也是a gsin 方向沿斜面向下 小球受到重力 线的拉力 可得摆线与 重合 如果斜面粗糙但摩擦力小于下滑力 小车下滑加速度小于gsin 方向向下 小球加速度等于小车加速度 可得摆线位于 与 之间 如果斜面粗糙但摩擦力大于下滑力 小车加速度方向向上 小球加速度方向向上 可得摆线位于 与 之间 bd项正确 热点四sts问题 如图3 1 8所示 皮带传动装置与水平面夹角为30 轮半径r m 两轮轴心相距l 3 75m a b分别是传送带与两轮的切点 轮缘与传送带之间不打滑 一个质量为0 1kg的小物块与传送带间的动摩擦因数为 g取10m s2 图3 1 8 1 当传送带沿着逆时针方向以v1 3m s的速度匀速运动时 将小物块无初速地放在a点后 它运动至b点需多长时间 计算中可取 2 小物块相对于传送带运动时 会在传送带上留下痕迹 当传送带沿逆时针方向匀速运动时 小物块无初速地放在a点 运动至b点飞出 要想使小物块在传送带上留下的痕迹最长 传送带匀速运动的速度v2至少多大 解析 1 当小物块速度小于3m s时 小物块受到竖直向下的重力 垂直传送带向上的支持力和沿传送带斜向下的摩擦力作用 做匀加速直线运动 设加速度为a1 根据牛顿第二定律mgsin30 mgcos30 ma1 解得a1 7 5m s2当小物块速度等于3m s时 设小物块对地位移为l1 用时为t1 根据匀加速直线运动规律t1 l1 解得t1 0 4s l1 0 6m 由于l1 l且 tan30 当小物块速度大于3m s时 小物块将继续做匀加速直线运动至b点 设加速度为a2 用时为t2 根据牛顿第二定律和匀加速直线运动规律mgsin30 mgcos30 ma2 解得a2 2 5m s2l l1 v1t2 解得t2 0 8s故小物块由静止出发从a到b所用时间为t t1 t2 1 2s 2 作v t图分析知 传送带匀速运动的速度越大 小物块从a点到b点用时越短 当传送带速度等于某一值v 时 小物块将从a点一直以加速度a1做匀加速直线运动到b点 所用时间最短 即l 解得tmin 1sv a1tmin 7 5m s此时小物块和传送带之间的相对路程为 x v t l 3 75m传送带的速度继续增大 小物块从a到b的时间保持不变 而小物块和传送带之间的相对路程继续增大 小物块在传送带上留下的痕迹也继续增大 当痕迹长度等于传送带周长时 痕迹为最长xmax 设此时传送带速度为v2 则xmax 2l 2 r xmax v2t l 联立 解得v2 12 25m s 规律方法 物体在传送带上运动时 往往会牵涉到摩擦力的突变和相对运动 这是一个难点 当物体与传送带相对静止时 物体与传送带间可能存在静摩擦力 也可能不存在摩擦力 当物体与传送带相对滑动时 物体与传送带间有滑动摩擦力 这时物体与传送带间会有相对滑动的位移 当物体达到与传送带相同的速度 未必此后就相对静止 如传送带倾斜 时 要作假设判断 即假设此后物体相对于传送带静止 由牛顿第二定律解出假设前提下的静摩擦力ff 若ff fmax 则进入摩擦自锁状态 此后物体相对于传送带静止 否则此后将发生相对滑动 传送带模型题的分析流程 变式练习 2011 江苏沛县中学考试 如图3 1 9所示 倾角为30 的光滑斜面的下端有一水平传送带 传送带正以6m s速度运动 运动方向如图所示 一个质量为m的物体 物体可以视为质点 从h 3 2m高处由静止沿斜面下滑 物体经过a点时 不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面 都不计其速率变化 物体与传送带间的动摩擦因数为0 5 物体向左最多能滑到传送带左右两端ab的中点处 重力加速度g 10m s2 则 图3 1 9 1 物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间 2 传送带左右两端ab间的距离lab为多少 3 如果将物体轻轻放在传送带左端的b点 它沿斜面上滑的最大高度为多少 送带上端由静止释放能最快地到达下端 命题预测 如图3 1 10所示为上 下两端相距l 5m 倾角 30 始终以v 3m s的速率顺时针转动的传送带 传送带始终绷紧 将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下 经过t 2s到达下