年高考物理押题突破专题六牛顿运动定律的应用教案.pdf

才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 新课标新课标 20132013 年高考押题突破年高考押题突破 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 一 重要地位 一 重要地位 二 突破策略 二 突破策略 1 突破难点 1 与传送带之间的动摩擦因数较小 加速度相对较大 物体和传送带不能保持相对静止 物体 将跟不上传送带的运动 但它相对地面仍然是向前加速运动的 它们之间存在着滑动摩擦力 同样物体的加速就是该摩擦力的结果 因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 图 2 1 若物体与传送带保持相对静止一起匀速运动 则它们之间无摩擦力 否则物体不可能匀 速运动 若物体以大于传送带的速度沿传送带运动方向滑上传送带 则物体将受到传送带提供的 使它减速的摩擦力作用 直到减速到和传送带有相同的速度 相对传送带静止为止 因此该 摩擦力方向一定与物体运动方向相反 若物体与传送带保持相对静止一起匀速运动一段时间后 开始减速 因物体速度越来越 小 故受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用 方向与物体的运动方向相反 传送带则受 到与传送带运动方向相同的摩擦力作用 若传送带是倾斜方向的 情况就更为复杂了 因为在运动方 向上 物体要受重力沿斜面的下滑分力作用 该力和物体运动的 初速度共同决定相对运动或相对运动趋势方向 例例 1 1 如图 2 1 所示 传送带与地面成夹角 37 以 10m s 的速度逆时针转动 在传送带上端轻轻地放一个质量 m 0 5 的物 体 它与传送带间的动摩擦因数 0 5 已知传送带从 A B 的长度 L 16m 则物体从 A 到 B 需要 的时间为多少 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 图 2 2 总结 总结 该题目的关键就是要分析好各阶段物体所受摩擦力的大小和方向 若 0 75 第二阶段物体将和传送带相对静止一起向下匀速运动 若 L 5m 物体将一直加速运动 因此 在解答此类题目的过程 中 对这些可能出现两种结果的特殊过程都要进行判断 例例2 2 如图2 2所示 传送带与地面成夹角 30 以10m s 的速度逆时针转动 在传送带上端轻轻地放一个质量 m 0 5 的物体 它与传送带间的动摩擦因数 0 6 已知传送带从 A B 的长度 L 16m 则物体 从 A 到 B 需要的时间为多少 2 m s46 8 cossin m mgmg a 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 这样的加速度只能维持到物体的速度达到 10m s 为止 其对应的时间和位 移分别为 18 1 s 46 8 10 1 s a v t m91 5 2 2 1 a s 16m 以后物体受到的摩擦力变为沿传送带向上 其加速度大小为零 因为 mgsin mgcos 设物体完成剩余的位移 2 s 所用的时间为 2 t 则 202 ts 16m 5 91m 2 10t 解得 s 9 0 10 2 t 所以 s 27 1 1s09 10s 18 1 总 t 由于传送带比较短 物体将一直加速运动 解析 解析 物体放上传送带以后 开始一段时间 其运动加速度 2 m s10 cossin m mgmg a 这样的加速度只能维持到物体的速度达到 10m s 为止 其对应的时间和位 移分别为 1s 10 10 1 s a v t 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 m5 2 2 1 a s 此时物休刚好滑到传送带的低端 所以 s 1 总 t 上 大小等于重力的下滑分力 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 总结 总结 该题目的关键就是要分析好各阶段物体所受摩擦力的大小和方向 并对物体加速到 与传送带有相同速度时 是否已经到达传送带顶端进行判断 本题的一种错解就是 2 2 1 atL 所以 a L t 2 9 13s 好草图分析 找准物体和传送带的位移及两者之间的关系 学生初次遇到 皮带传送 类型的题目 由于皮带运动 物体也滑动 就有点理不清头 绪了 解决这类题目的方法如下 选取研究对象 对所选研究对象进行隔离处理 就是一个化 难为简的好办法 对轻轻放到运动的传送带上的物体 由于相对传送带向后滑动 受到沿传 送带运动方向的滑动摩擦力作用 决定了物体将在传送带所给的滑动摩擦力作用下 做匀加 速运动 直到物体达到与皮带相同的速度 不再受摩擦力 而随传送带一起做匀速直线运动 传送带一直做匀速直线运动 要想再把两者结合起来看 则需画一运动过程的位移关系图就 可让学生轻松把握 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 例题例题 5 5 在民航和火车站可以看到用于对行李进行安全检查的水平传送带 当旅客把行李放 到传送带上时 传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速运动 随后它们保持相对静 止 行李随传送带一起前进 设传送带匀速前进的速度为 0 25m s 把质量为 5kg 的木箱 静止放到传送带上 由于滑动摩擦力的作用 木箱以 6m s 2的加速度前进 那么这个木箱放 在传送带上后 传送带上将留下一段多长的摩擦痕迹 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 解法二 解法二 以匀速前进的传送带作为参考系 设传送带水平向右运动 木箱刚放在传送带 上时 相对于传送带的速度 v 0 25m s 方向水平向左 木箱受到水平向右的摩 擦力 F 的作用 做减速运动 速度减为零时 与传送带保持相对静止 木箱做减速运动的加速度的大小为 a 6m s 2 木箱做减速运动到速度为零所通过的路程为 mmmm a v x50052 0 62 25 0 2 2 2 0 即留下 5mm 长的摩擦痕迹 总结 总结 分析清楚行李和传送带的运动情况 相对运动通过速度位移关系是解决该类问 题的关键 例题例题 6 6 一水平的浅色长传送带上放置一煤块 可视为质点 煤块与传送带之间的动摩擦 因数为 初始时 传送带与煤块都是静止的 现让传送带以恒定的加速度a0开始运动 当其速度达到v0后 便以此速度做匀速运动 经过一段时间 煤块在传送带上留下了一段 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 黑色痕迹后 煤块相对于传送带不再滑动 求此黑色痕迹的长度 审题 审题 本题难度较大 传送带开始阶段也做匀加速运动了 后来又改为匀速 物体的运 动情况则受传送带的运动情况制约 由题意可知 只有 g a0才能相对传送带滑动 否则 物体将与传送带一直相对静止 因此该题的重点应在对物体相对运动的情景分析 相对位移 的求解上 需要较高的分析综合能力 由以上各式得 2 00 0 2 vag l a g 小结 本方法的思路是整体分析两物体的运动情况 分别对两个物体的全过程求位移 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 方法三 传送带加速到v0 有 00 va t 传送带相对煤块的速度 0 vag t 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 O t2t1t v0 v 图 2 6 小结 本方法的思路是用相对速度和相对加速度求解 关键是先选定好过程 然后对 过程进行分析 找准相对初末速度 相对加速度 m 方法四 用图象法求解 画出传送带和煤块的 V t 图象 如图 2 6 所示 其中 0 1 0 v t a 0 2 v t g 黑色痕迹的长度即为阴影部分三角形的面积 有 2 0000 0210 00 11 222 vvvag lv ttv gaa g 总结 总结 本题题目中明确写道 经过一段时间 煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后 煤 块相对于传送带不再滑动 这就说明第一阶段传送带的加速度 0 a 大于煤块的加速度 g 例例 7 7 一小圆盘静止在桌布上 位于一方桌的水平桌面的中央 桌布的一边与桌的 AB 边重 合 如图 2 7 已知盘与桌布间的动摩擦因数为 l 盘与桌面间的动摩擦因数为 2 现突 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 图 2 7 图 2 8 然以恒定加速度 a 将桌布抽离桌面 加速度方向是水平的且垂直于 AB 边 若圆盘最后未从 桌面掉下 则加速度 a 满足的条件是什么 以 g 表示重力加速度 审题 审题 这是一道特别复杂的综合题 不仅物理过程多 而且干扰因素也多 乍看不是传送 带的题目 但处理方法与例题 6 几乎完全相同 可以将题中复杂的物理过程拆散分解为如下 3 个小过程 就可以化繁为简 化难为易 轻易破解本题 过程 1 圆盘从静止开始在桌布上做匀加速运动至刚离开桌布的过程 过程 2 桌布从突然以恒定加速度 a 开始抽动至圆盘刚离开桌布这 段时间内做匀加速运动的过程 过程 3 圆盘离开桌布后在桌面上做匀减 速直线运动的过程 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 3 圆盘离开桌布后在桌面上做匀减速直线运动的过程 设圆盘离开桌布后在桌面上作匀减速运动 以 a2表示加速度的大小 运动 x2后便停下 由牛顿第二定律 2mg ma2 由运动学知识 v1 2 2a 2x2 盘没有从桌面上掉下的条件是 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 图 2 9 x2 2 1 L x1 由以上各式解得 a g 1 2 21 2 质量为 M 的长直平板 停在光滑的水平面上 一质量为 m 的物体 以初速度 v0滑上长板 已知它与板间的动摩擦因数为 此后物体将受到滑动摩擦阻力作用而做匀减速运动 长板 将受到滑动摩擦动力作用而做匀加速运动 最终二者将达到共同速度 其运动位移的关系如 图 2 9 所示 该过程中 物体所受的滑动摩擦阻力和长板受到滑动摩擦动力是一对作用力和反作用 力 W物 mg x物 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 图 2 11 W板 mg x板 物体轻轻放在传送带上 由于物体的初速度为 0 传送带以恒定的速度运动 两者之间有相 对滑动 出现滑动摩擦力 作用于物体的摩擦力使物体加速 直到它的速度增大到等于传送 带的速度 作用于传送带的摩擦力有使传送带减速的趋势 但由于电动机的作用 保持了传 送带的速度不变 尽管作用于物体跟作用于传送带的摩擦力的大小是相等的 但物体与传送 带运动的位移是不同的 因为两者之间有滑动 如果物体的速度增大到等于传送带的速度经 历的时间为 t 则在这段时间内物体运动的位移小于传送带运动的位移 在这段时间内 传 送带克服摩擦力做的功大于摩擦力对物体做的功 这功转变为物体的动能 两者之差即为摩 擦发的热 所谓传送带克服摩擦力做功 归根到底是电动机在维持传送带速度不变的过程中 所提供的 例例 8 8 如图 2 11 所示 水平传送带以速度v匀速运动 一质量为m的小木块 由静止轻放到传送带上 若小木块与传送带之间的动摩擦因数为 当小木块 与传送带相对静止时 转化为内能的能量是多少 审题 审题 该题首先得清楚当小木块与传送带相对静止时 转化为内能的能量应该怎么来 求 要想到用 物体在克服滑动摩擦力做功过程中转化成的内能等于滑动摩擦力与相对滑 动路程的乘积 这一结论 然后再根据物体和传送带的运动情况来求二者相对滑动的距 离 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 图 2 13 总结 总结 单独做该题目时 就应该有这样的解题步骤 不过 求相对位移时也可以物体为参 考系 用传送带相对物体的运动来求 在综合性题目中用到该过程时 则直接用结论即可 该结论是 从静止放到匀速运动的传送带上的物体 在达到与传送带同速的过程中 转化为 内能的能量值和物体增加的动能值相等 因为物体在该过程中的 对地位移与传送带相对物体的位移大小是相等的 例例 9 9 如图 2 13 所示 倾角为 37 的传送带以 4m s 的速度沿图 示方向匀速运动 已知传送带的上 下两端间的距离为 L 7m 现 将一质量m 0 4kg 的小木块放到传送带的顶端 使它从静止开始沿传送带下 滑 已知木块与传送带间的动摩擦因数为 0 25 取g 10m s 2 求木块滑到底的过程中 摩擦力对木块做的功以及生的热各是多少 审题 审题 该题目要分成两段考虑 第一段 木块的速度vv0 这一 阶段木块相对于传送带向前运动 受到的摩擦力方向向后 合外力仍沿斜面向前 才子城网 教学资源分享平台 职称论文发表交流服务平台 图 2 14 W mgcos37 s1 s2 4 0J 全过程中生的热 Q f s相对 mgcos37 v0t1 s1 s2 v0t2 0 8N 3m 2 4J 总结 总结 该题目的关键在于分析清楚物理过程 分成两段 处理 正确分析物体受力情况 求出物体和传送带的位移 以及 物体和传送带间的相对位移 例例 1010 一传送带装置示意如图 2 14 其中传送带经过 AB 区域时是水平的 经过 BC 区域 时变为圆弧形 圆弧由光滑模板形成 未画出 经过 CD 区域时是倾斜的 AB 和 CD 都与 BC 相切 现将大量的质量均为 m 的小货箱一个