2018山东科技版物理高考第二轮复习——物体间相互作用及牛顿运动定律（学案）

1、.年 级高三学 科物理版 本鲁教版内容标题物体间互相作用及牛顿运动定律【本讲教育信息】一. 教学内容：物体间互相作用及牛顿运动定律根本知识一、考纲要求：一力的合成与分解1、合力与分力的关系：_。2、运算法那么：_定那么或三角形定那么。3、常用的方法：合成法、分解法、_法和三角形法。二牛顿运动定律1、牛顿第一定律的意义1描绘了物体在不受外力时所处的运动状态即_状态或_状态。2提醒了力是改变物体_的原因。2、牛顿第二定律1表达式：F_ 推广：2意义：提醒了力是产生_的原因。3、牛顿第三定律的意义 指出了物体间互相作用力的关系。三牛顿运动定律的应用1、共点力的平衡条件2、对超重和失重的理解1物体发生

2、超重或失重现象时，重力_。2物体处于超重还是失重状态，与运动方向_，只决定于_。假设加速度方向向上，那么_，加速度方向向下，那么_。3在完全失重状态下，一切_现象都会消失。二、教学重点：一共点力平衡问题的分析1、共点力平衡的几个重要推论1三个或三个以上的力平衡，某一个力或其中某几个力的合力与其余力的合力等值反向。2同一平面上的三个不平行的力平衡，这三个力必为共点力，且表示这三个力的有向线段可以组成一个封闭的矢量三角形。2、分析共点力平衡问题的常用方法1正交分解法 物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，可以把各力沿两个互相垂直的方向分解，在这两个方向上分别根据列方程并进展讨论。2图解法或三角形法

3、 这种方法适用于三力平衡问题，物体受三个共点力平衡时，把这三个力平移组成一个封闭的矢量三角形，根据三角形中边、角的变化判断力的大小和方向的变化。3整体法与隔离法 整体法：只涉及研究系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力，一般可采用整体法。隔离法：为了弄清系统连接体内某个物体的受力情况和运动情况，一般可采用隔离法。整体法和隔离法常常穿插使用，从而优化解题思路和方法，使解题简捷明快。二摩擦力与弹力的分析与判断1、摩擦力与弹力的关系1相似点2接触面间有摩擦力存在时，一定会有弹力存在，反之不定。3接触面间的动摩擦因数一定时，滑动摩擦力和最大静摩擦力与弹力成正比，但静摩擦力的大小与弹力没有关系。4同一接

4、触面间的弹力与摩擦力方向垂直。2、物体间有无静摩擦力及静摩擦力方向的判断 物体间是否具有相对运动趋势不是很直观，因此判断静摩擦力方向时比较困难，下面列举几种常用的判断方法。1“假设法和“反推法 假设法：即先假设没有摩擦力即光滑时，看相对静止的物体间能否发生相对运动，假设能，那么有静摩擦力，方向与相对运动方向相反；假设不能，那么没有静摩擦力。反推法：是从研究物体表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，就容易判断摩擦力的方向了。2根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或平衡条件来判断此法关键是先判明物体加速度的方向，再利用牛顿第二定律来确定合力的方向

5、，然后进展受力分析来确定静摩擦力的方向。3利用牛顿第三定律即互相作用力的关系来判断此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向。3、弹力有无及方向的判断方法与摩擦力的判断方法相似，即利用“假设法或牛顿运动定律及平衡条件来判断。三正交分解法与牛顿第二定律的综合应用1、当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法解题，多数情况下是把力沿加速度方向和垂直加速度方向上进展分解，从而得到： 沿加速度方向 垂直于加速度方向2、特殊情况下分解加速度比分解力更简单 这种方法一般是以某种力的方向为x轴正向时，其他力都落在坐标轴上而不需要再分

6、解。【典型例题】一、共点力作用下的平衡问题例1. 一个地面粗糙，质量为m的斜面体静止在程度地面上，斜面体斜面是光滑的，斜面的倾角为30度，先用一端固定的轻绳系一质量也为m的小球，小球静止时轻绳与斜面的夹角也为30度，试求：1当斜面体静止时绳的拉力大小2假设斜面对斜面体的最大静摩擦力等于地面对斜面体支持力的k倍，为了使整个系统始终保持静止状态，k值必须满足什么条件。解析：1对小球进展受力分析，如下图，根据几何关系可以求得2以斜面体为研究对象，受力情况如下图，二、复合场中的平衡问题例2. 某空间区域存在匀强电场和匀强磁场，匀强电场的电场强度为0.5N/C，一带电电荷为q103C、质量为m3

7、5;103kg的油滴从高5m处落入该区域后，恰好做匀速圆周运动，求匀强磁场的磁感应强度的最小值。解析：0.04T三、牛顿运动定律和运动学结合例3. 一斜面AB长为5m，倾角为30°，一质量为2kg的小物体大小不计从斜面顶端A点由静止释放，如下图斜面与物体间的动摩擦因数为，求小物体下滑到斜面底端B时的速度及所用时间g取10 m/s2解析：以小物块为研究对象进展受力分析，如下图物块受重力mg、斜面支持力N、摩擦力f，垂直斜面方向，由平衡条件得：mgcos30°N 沿斜面方向上，由牛顿第二定律得：mgsin30°fma又fN由以上三式解得a2.5m/s2小物体下滑到斜面

8、底端B点时的速度：5m/s运动时间：s题后反思：以斜面上物体的运动为背景考察牛顿第二定律和运动学知识是常见的题型之一，纯熟掌握斜面上物体的受力分析，正确求解加速度是解决问题的关键。例4. 如下图，固定在程度面上的斜面其倾角37º，长方体木块A的MN面上钉着一颗小钉子，质量m1.5kg的小球B通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直木块与斜面间的动摩擦因数0.50现将木块由静止释放，木块将沿斜面下滑求在木块下滑的过程中小球对木块MN面的压力大小取g10m/s2，sin37º0.6，cos37º0.8解析：以木块和小球整体为研究对象，设木块的质量为M，下滑的加速度为a

9、，沿斜面方向，根据牛顿第二定律有：Mmgsin37ºMmgcos37ºMma解得：agsin37ºcos37º2m/s2以小球B为研究对象，受重力mg，细线拉力T和MN面对小球沿斜面向上的弹力FN，沿斜面方向，根据牛顿第二定律有：mgsin37ºFNma解得：FNmgsin37ºma6N由牛顿第三定律得，小球对木块MN面的压力大小为6N题后反思：对于有共同加速度的连接体问题，一般先用整体法由牛顿第二定律求出加速度，再根据题目要求，将其中的某个物体进展隔离分析和求解由整体法求解加速度时，Fma，要注意质量m与研究对象对应例5. 一小圆盘

10、静止在桌布上，位于一方桌的程度面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，如图。盘与桌布间的动摩擦因数为1，盘与桌面间的动摩擦因数为2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度的方向是程度的且垂直于AB边。假设圆盘最后未从桌面掉下，那么加速度a满足的条件是什么？以g表示重力加速度解析：设圆盘的质量为m，桌长为l，在桌布从圆盘下抽出的过程中，盘的加速度为a1，有桌布抽出后，盘在桌面上作匀减速运动，以a2表示加速度的大小，有设盘刚分开桌布时的速度为v1，挪动的间隔 为x1，分开桌布后在桌面上再运动间隔 x2后便停下，有盘没有从桌面上掉下的条件是设桌布从盘下抽出的时间为t，在这段时间内桌布挪动的间隔 为

11、x，有而由以上各式解得题后反思：此题涉及到圆盘和桌布两个物体的运动，而且圆盘的运动过程包括加速和减速两个过程，此题是一个综合性较强的动力学问题，难度较大。画出研究对象的运动草图，抓住运动过程的特点分别应用牛顿第二定律和运动学公式即可求解。例6. 质量为40kg的雪橇在倾角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vt图像如图乙所示，且AB是曲线的切线，B点坐标为4，15，CD是曲线的渐近线。试求空气的阻力系数k和雪橇与斜坡间的动摩擦因数。解析：由牛顿运动定律得： 由平衡条件得： 由图象得：A点，vA5m/s，加速度aA2.5m/s2；最终雪橇匀速运

12、动时最大速度vm10m/s，a0代入数据解得：0.125 k20N·s/m 解决此题的关键是，先对雪橇进展受力分析，画出正确的受力图，然后由正交分解法列出牛顿第二定律的方程。从物理图像上分别读取初、末两个状态的速度和加速度值，代入方程组联立求解。题后反思：此题以体育运动为素材，涉及匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、斜面上的受力分析、摩擦力、物理图象等多个知识点，综合性较强，考察学生分析、解决力和运动的关系问题。以体育运动为背景的问题历来是高考命题的重点和热点，情景复杂多变，涉及的知识点较多，可以有效地考察学生的根底知识和综合才能。例7. 如下图，传送带与地面倾角37°，从

13、A到B长度为16m，传送带以10m/s的速度逆时针转动在传送带上端A处无初速度的放一个质量为0.5kg的物体，它与传送带之间的摩擦因数为0.5求物体从A运动到B所用时间是多少？sin37°0.6，cos37°0.8解析：物体放在传送带上后，开场的阶段，由于传送带的速度大于物体的速度，物体所受的摩擦力沿传送带向下如以下图所示，物体由静止加速，由牛顿第二定律得mgsinmgcosma1解得a110m/s2物体加速到与传送带速度一样需要的时间为 t1s1s物体加速到与传送带速度一样发生的位移为由于tan0.5，tan0.75，物体在重力作用下将继续加速运动，当物体的速度大于传送带

14、的速度时，物体给传送带的摩擦力沿传送带向上如以下图所示，由牛顿第二定律得mgsinmgcosma2 解得：a22m/s设后一阶段物体滑至底端所用时间为t2， 由Lsvt2解得t21st211s舍去所以，物体从A运动到B所用时间 tt1t22s题后反思：此题是倾斜放置的传送带问题，涉及到斜面上的受力分析、牛顿运动定律、运动过程分析等较多知识。难度较大，才能要求较高。求解此类问题应认真分析物体与传送带的相对运动情况，从而确定物体是否受到滑动摩擦力的作用，假如受到滑动摩擦力应进一步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况例8. 一弹簧秤秤盘的质量M1.5kg，盘内放一个质量m10.

15、5kg的物体P，弹簧质量忽略不计，轻弹簧的劲度系数k800N/m，系统原来处于静止状态，如下图现给物体P施加一竖直向上的拉力F，使P由静止开场向上作匀加速直线运动在前0.2s时间内F是变力，在0.2s以后是恒力求物体匀加速运动的加速度多大？取g10m/s2 解析：因为在t0.2s内F是变力，在t0.2s以后F是恒力，所以在t0.2s时，P分开秤盘此时P对盘的压力为零，由于盘的质量M1.5kg，所以此时弹簧不能处于原长开场时，系统处于静止状态，设弹簧压缩量为x1，由平衡条件得 t0.2s时，P与秤盘别离，设弹簧压缩量为x2，对秤盘据牛顿第二定律得：t0.2s内，物体的位移：由以上各式解得a6m/s2题后反思：与弹簧关联的物体，运动状态变化时，弹簧的长度形变量随之变化，物体所受弹力也相应变化物