2012届高三物理一轮教案（必修和选修）

2012届高三物理一轮教案(必修和选修)I必修部分(共12个教案)2012届高三物理一轮教案一力力是是物体对物体的作用，不能离开实力物体和受力(1)力不能离开物体而独立存在，有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。二(2)力的作用是相互的。(3)力的作用效果：(4)力的图示(课件演示)(1)按性质分重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力…….压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……场力(非接触力)、接触力。1.定义：由于地球的吸引而使物体受到的2.方向：总是竖直向下注意：重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心上.薄板类物体(1)两个物体直接接触(2)并发生弹性形变2.方向(1)压力、支持力的方向总是垂直于接触面。(2)绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。(3)杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。【例1】如图所示，光滑但质量分布不均匀的小球的球心在0点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。解析：由于弹力的方向总是垂直于接触面，在A点，弹力F₁应该垂直于球面，所以沿半径方向指向球心0;在B点弹力F₂垂直于墙面，因此也沿半径指向球心0。的作用线必须经过0点，因此P和O必在同一竖直线上，P点可能在0的正上方(不稳定平衡),也可能在0的正下方(稳定平衡)。【例2】如图所示，重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止，试画出所受的弹力F₂垂直于水平面竖直向上。点评：由于此直杆的重力不可忽略，其两端受的力可能不沿杆的方向。【例3】图中AC为竖直墙面，AB为均匀横梁，其重为G,处于水平位置。BC为支持解析：轻杆BC只有两端受力，所以B端所受压力沿杆向斜下方，其反作用力轻杆对横【例4】画出图中物体A所受的力(P为重心，接触面均光滑)解析：判断弹力的有无，可以采用拆除法：“拆除”与研体(如题中的绳或接触面),如果研究对象的运动状态不发生改变，则不受弹力，否则将受到B面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。(1)胡克定律可表示为(在弹性限度内):F=kx,还可以表示成△F=k△x,即弹簧弹力的(2)“硬”弹簧，是指弹簧的k值较大。(同样的力F作用下形变量△x较小)(3)几种典型物体模型的弹力特点如下表。轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不计认为长度不变可伸长可缩短施力与受力情况只能受拉力或施出拉力能受拉或受压可施出拉力或压力同杆力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴向力的变化可发生突变同绳只能发生渐变(1)两物体直接接触且相互挤压(2)接触面粗糙于重力G。(1)必须明确，静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F=μFn计算，只有当(2)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可【例7】如图所示，A、B为两个相同木块，A、B间最大静摩擦力Fm=5N,水平面光滑。状态，既可以认为发生了相对滑动，摩擦力是滑动摩擦力，其大小等于最大静摩擦力5N,也可以认为还没有发生相对滑动，因此A、B的加速度仍然相等。分别以A和整体为对象，运用牛顿第二定律，可得拉力大小至少为F=10N4.摩擦力方向(1)摩擦力方向和物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反。(2)摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度。通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同(作为动力),可能和物体运动方向相反(作为阻力),可能和物体速度方向垂直(作为匀速圆周运动的向心力)。在特殊情况下，可能成任意角度。【例8】小车向右做初速为零的匀加速运动，物体恰好沿车后壁匀速下滑。试分析下解析：物体受的滑动摩擦力始终和小车的后壁平行，方向竖直向上，而物体相对于地面的速度方向不断改变(竖直分速度大小保持不变，水平分速点评：由上面的分析可知：无明显形变的弹力和静摩擦力都是被动力。就是说：弹力、物体。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(即研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。2.按顺序找力先场力(重力、电场力、磁场力),后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力(只3.只画性质力，不画效果力画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用效果(拉力、压力、向心力等)4.需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形(或三角形)【例9】如图所示，倾角为θ的斜面A固定在水平面上。木块B、C的质量分别为M、m,始终保持相对静止，共同沿斜面下滑。B的上表面C共同加速下滑时，分别求B、C所受的各力。大小N₁=mg,由于C在水平方向没有加速度，所以B、C间无摩擦力，即fi=0。再分析B受的力，在分析B与A间的弹力N₂和摩擦力fz时，以BC整体为对象较好，A对该整体的弹力和摩擦力就是A对B的弹力N₂和摩擦力f₂,得到B受4个力作用：重力G₂=Mg,C对B的压力竖直向下，大小N₁=mg,A对B的弹力N₂=(M+m)gcos0,A对B的摩擦力f₂=(M+m)gsinθ由于B、C共同加速下滑，加速度相同，所以先以B、C整体为对象求A对B的弹力N₂、摩擦力fz,并求出a;再以C为对象求B、C间的弹力、摩由于C所受合力沿斜面向下，而所受的3个力的方向都在水平或竖直方向。这种情况下，比较简便的方法是以水平、竖直方向建立直角坐标系，分解加速度a。确定摩擦力方向，也有助于用牛顿第二定律建立方程时保证使合力方向和加速度方向相同。【例10】小球质量为m,电荷为+q,以初速度v向右沿水平绝缘杆滑动，匀强磁场方向如图所示，球与杆间的动摩擦因数为μ。试小球刚沿杆滑动时，所受场力为：重力mg方向向下，洛伦兹决于v和的大小关系，所以须分三种情况讨论：在摩擦力作用下，v、F₁、F₁、f都逐渐减小，当v减小到等于时达到@,【例11】一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动。探测器通过喷气而获得推动A.探测器加速运动时，沿直线向后喷气B.探测器加速运动时，竖直向下喷气C.探测器匀速运动时，竖直向下喷气D.探测器匀速运动时，不需要喷气解析：探测器沿直线加速运动时，所受合力F合方向与运动方向相同，而重力方向竖直向下，由平行四边形定则知推力方向必须斜向上方，因此喷气方向斜向下方。匀速运动时，所受合力为零，因此推力方向必须竖直向上，喷气方向竖直向下。选C阅读课本理解和完善下列知识要点(一)、力的概念。3.力的相互性是,施力物体必然是受力物体，力总是成对的。4.力的矢量性是指,形象描述力用为重力加速度，它的数值在地球上的最大，最小；在力。05.作用点一重心：质量均匀分布、有规则形状的物体重心在物体的,物体的重心物体上(填一定或不一定)。质量分布不均或形状不规则的薄板形物体的重心可采用粗略确定。2.产生条件(1)(2)弹簧弹力大小胡克定律：[f=kx式中的k被称为,它的单位是,它由决定；式中的x是弹簧的。4.方向：与形变方向相反。(1)轻绳只能产生拉力，方向沿绳子且指向的方向；(2)坚硬物体的面与面，点与面接触时，弹力方向接触面(若是曲面则是指其切面),且指向被压或被支持的物体。(3)球面与球面之间的弹力沿半径方向，且指向受力物体。(四)、摩擦力1.产生条件：(1)两物体接触面;②两物体间存在;(2)接触物体间有相对运动(摩擦力)或相对运动趋势(摩擦力)。2.方向：(1)滑动摩擦力的方向沿接触面和相反，与物体运动方向相(2)静摩擦力方向沿接触面与物体的相反。可以根据平衡条件或牛 (1)滑动摩擦力的大小：f=μN式中的N是指,不一定等于物体的重力； (2)静摩擦力的大小：0<f静≤fm除最大静摩擦力以外的静摩擦力大小与正压力2012届高三物理一轮教案二力的合成和分解一、标量和矢量1.将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题的思想。2.矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则：标量用代数法；矢量用平行矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则(可简化成三角形定则)。平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。一个矢量(合矢量)的作用效果和另外几个矢量(分矢量)共3.同一直线上矢量的合成可转为代数法，即规定某一方向为正方向。与正方向相同的物理量用正号代入.相反的用负号代入，然后求代数和，最后结果的正、负体现了方向，但有些物理量虽也有正负之分，运算法则也一样.但不能认为是矢量，最后结果的正负也不表二、力的合成与分解合成与分解是为了研究问题的方便而引人的一种方法.用合力来代替几个力时必须把合(1)力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下，用一个力的作用代替几个力的作用，这个力就是那几个力的“等效力”(合力)。力的平行四边形定则是运用“等效”观点，通过实验总结出来的共点力的合成法则，它给出了寻求这种“等(2)平行四边形定则可简化成三角形定则。由三角形定则还可以得到一个有用的推论：如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形，则这n个力的合力为合力与F₁合力与F₁、F₂的夹角均为30°(3)共点的两个力合力的大小范围是(4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和，最小值可能为零。求这两个力的合力.解析：根据平行四边形定则作出平行四边形，如图所示，由于F₁、F₂相互垂直，所以作出的平行四边形为矩形，对角线分成的两个三角形为直角三角形，由勾股定理得：合力的方向与F₁的夹角0为：点评：今后我们遇到的求合力的问题，多数都用计算法，即根据平行四边形定则作出平行四边形后，通过解其中的三角形求合力.在这种情况下作的是示意图，不需要很严格，但要规范，明确哪些该画实线，哪些该画虚线，箭头应标在什么位置等.【例2】如图甲所示，物体受到大小相等的两个拉力的作用，每个拉力均为200N,两力之间的夹角为60°,求这两个拉力的合力.解析：根据平行四边形定则，作出示意图乙，它是一个菱形，我们可以利用其对角线垂直平分，通过解其中的直角三角形求合力.F₁F₁(1)求矢量时要注意不仅要求出其大小，还要求出其方向，其方向通常用它与已知矢量的夹角表示.(2)要学好物理，除掌握物理概念和规律外，还要注意提高自己应用数学知识解决物理问题的能力.2.力的分解(1)力的分解遵循平行四边形法则，力的分解相当于已知对角线求邻边。(2)两个力的合力惟一确定，一个力的两个分力在无附加条件时，从理论上讲可分解为无数组分力，但在具体问题中，应根据力实际产生的效果来分解。【例3】将放在斜面上质量为m的物体的重力mg分解为下滑力F₁和对斜面的压力F₂,解析：将mg分解为下滑力F₁这种说法是正确的，但是mg的另一个分力F₂不是物体对【例4】将一个力分解为两个互相垂直的力，有几种分法?线，在有向线段的另一端向这条直线做垂线，就是一种方法。如图所示。(3)几种有条件的力的分解①已知两个分力的方向，求两个分力的大小时，有唯一解。②已知一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向时，有唯一解。③已知两个分力的大小，求两个分力的方向时，其分解不惟一。④已知一个分力的大小和另一个分力的方向，求这个分力的方向和另一个分力的大小时，其分解方法可能惟一，也可能不惟一。(4)用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律：①当已知合力F的大小、方向及一个分力F₁的方向时，另一个分力F₂取最小值的条件②当已知合力F的方向及一个分力F₁的大小、方向时，另一个分力F₂取最小值的条件③当已知合力F的大小及一个分力F₁的大小时，另一个分力F₂取最小值的条件是：已知大小的分力F₁与合力F同方向，F₂的最小值为|F-F₁l(5)正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法。①首先建立平面直角坐标系，并确定正方向②把各个力向x轴、y轴上投影，但应注意的是：与确定的正方向相同的定的正方向相反的为负，这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向③求在x轴上的各分力的代数和F合和在y轴上的各分力的代数和④求合力的大小解最终往往是为了求合力(某一方向的合力或总的合力)。【例5】质量为m的木块在推力F作用下，在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个?A.μmgB.μ(mg+Fsinθ)C.μ(mg+Fsinθ)D.Fcosθ水平方向建立x轴，将F进行正交分解如图(这样建立坐标系只需分解F),由于木块做匀速直线运动，所以，在x轴上，向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡);在y轴上向上的力等于向下的力(竖直方向二力平衡).即Fcosθ=FFv=mg+Fsinθ又由于F=μFN①②③故B、D答案是正确的.小结：(1)在分析同一个问题时，合矢量和分矢量不能同时使用。也就是说，在分析问题时，考虑了合矢量就不能再考虑分矢量；考虑了分矢量就不能再考虑合矢量。(2)矢量的合成分解，一定要认真作图。在用平行四边形定则时，分矢量和合矢量要画成带箭头的实线，平行四边形的另外两个边必须画成虚线。(3)各个矢量的大小和方向一定要画得合理。(4)在应用正交分解时，两个分矢量和合矢量的夹角一定要分清哪个是大锐角，哪个是小锐角，不可随意画成45°。(当题目规定为45°时除外)三、综合应用举例【例6】水平横粱的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m=10kg的重物，∠CBA=30°,如图甲所示，则滑轮受到绳子的作用力为A.50NB.50√3NC.100ND.100√3N解析：取小滑轮作为研究对象，悬挂重物的绳中的弹力是T=mg=10×10N=100N,故小滑轮受绳的作用力沿BC、BD方向的大小都是100N,分析受力如图(乙)所示.∠CBD=120°,∠CBF=∠DBF,∴∠CBF=60°,∠CBF【例7】已知质量为m、电荷为q的小球，在匀强电场中由静止释放后沿直线OP向斜下方运动(OP和竖直方向成θ角),那么所加匀强电场的场强E的最小值是多少?解析：根据题意，释放后小球所受合力的方向必为OP方向。用三角形定则从右图中不难看出：重力矢量OG的大小方向确定后，合力F的方向确定(为OP方向),而电场力Eq的矢量起点必须在G点，终点必须在OP射线上。在图中画出一组可能的电场力，不难看出，只有当电场力方向与OP才会最小，所以E也最小，有是等边三角方向垂直时Eq点评：这是一道很典型的考察力的合成的题，不少同学只死记住“垂直”,而不分析哪两个矢量垂直，经常误认为电场力和重力垂直，而得出错误答案。越是简单的题越要认真作【例8】轻绳AB总长1,用轻滑轮悬挂重G的物体。绳能承受的最大拉力是2G,将A端固定，将B端缓慢向右移动d而使绳不断，求d的最大可能值。解：以与滑轮接触的那一小段绳子为研究对象，在任何一个平衡位置都在滑轮对它的压力(大小为G)和绳的拉力F₁、F₂共同作用下静止。而同一根绳子上的拉力大小F₁、F₂总是相等的，它们的合力N是压力G的平衡力，方向竖直向上。因此以F₁、F₂为分力做力的合成的平行四边形一定是菱形。利用菱形对角线互相垂直平分的性质，结合相似形知识可得【例9】A的质量是m,A、B始终相对静止，共同沿水平面向右运动。当a₁=0时和a₂=0.75g时，B对A的作用力Fg各多大?A的支持力和摩擦力的合力。而A所受重力G=mg和7F₈的合力是F=ma。当a₁=0时，G与F₈二力平衡，所以F₈大小为mg,方向竖直向上。当a₂=0.75g时，用平行四边形定则作图：先画出重力(包括大小和方向),再画出A所受合力F的大小和方向，再根据平行四边形定则画出F。由已知可得Fg的大小F=1.25mg,方向与竖直方向成37°角斜向右上方。【例10】一根长2m,重为G的不均匀直棒AB,用两根细绳水平悬挂在天花板上，如图所示，求直棒重心C的位置。解析：当一个物体受三个力作用而处于平衡状态，如果其中两个力的作用线相交于一点.则第三个力的作用线必通过前两个力作用线的相交点，把O₁A和O₂B延长相交于0点，则重心C一定在过O点的竖直线上，如图所示由几何知识可知：故重心应在距B端0.5m处。【例11】如图(甲)所示.质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上，试分析挡板AO与斜面间的倾角β为多大时，AO所受压力最小?解析：虽然题目问的是挡板AO的受力情况，但若直接以挡板为研究对象，因挡板所受力均为未知力，将无法得出结论.以球为研究对象，球所受重力产生的效果有两个：对斜面产生的压力N₁、对挡板产生的压力N₂,根据重力产生的效果将重力分解，如图(乙)所示，当挡板与斜面的夹角8由图示位置变化时，N₁大小改变但方向不变，始终与斜面垂直，N₂的大小和方向均改变，如图(乙)中虚线由图可看出挡板AO与斜面垂直时B=90°时，挡板AO所受压力最小，最小压力N₂mn=mgsina。(甲)知识点梳理阅读课本理解和完善下列知识要点个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力，求几个力的合力叫.力的合成实际上就是要找一个力去代替几个已知的力，而不改变其.2.共点力：几个力如果都作用在物体的,或者它们的相交于同一点，这几个力叫做共点力.为 作,就表示合力的大小和方向，这就是力的平行四边形定则.必须用平行四边形定则.的物理量叫标量.标量按代数求和.5.一个力，如果它的两个分力的作用线已经给定，分解结果可能有种(注意：两分力作用线与该力作用线不重合)6.一个力，若它的两个分力与该力均在一条直线上，分解结果可能有种。7.一个力，若它的一个分力作用线已经给定(与该力不共线),另外一个分力的大小任意给定，分解结果可能有种。8.有一个力大小为100N,将它分解为两个力，已知它的一个分力方向与该力方向的夹角为30°,那么,它的另一个分力的最小值是N,与该力的夹角为。2012届高三物理一轮教案三共点力作用下物体的平衡知识点复习一、物体的平衡物体的平衡有两种情况：一是质点静止或做匀速直线运动，物体的加速度为零；二是物体不转动或匀速转动(此时的物体不能看作质点)。点评：对于共点力作用下物体的平衡，不要认为只有静止才是平衡状态，匀速直线运动也是物体的平衡状态.因此，静止的物体一定平衡，但平衡的物体不一定静止.还需注意，不要把速度为零和静止状态相混淆，静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变，其加速度为零，而物体速度为零可能是物体静止，也可能是物体做变速运动中的一个状态，加速度不为零。由此可见，静止的物体速度一定为零，但速度为零的物体不一定静止.因此，静止的物体一定处于平衡状态，但速度为零的物体不一定处于静止状态。总之，共点力作用下的物体只要物体的加速度为零，它一定处于平衡状态，只要物体的加速度不为零，它一定处于非平衡状态。二、共点力作用下物体的平衡1.共点力几个力作用于物体的同一点，或它们的作用线交于同一点(该点不一定在物体上),这几个力叫共点力。2.共点力的平衡条件在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即Fa=0或Fx=0,Fya=03.判定定理物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡，则这三个力必为共点力。(表示这三个力的矢量首尾相接，恰能组成一个封闭三角形)4.解题方法当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力一定等值反向；当物体在三个共点力作用下平衡时，往往采用平行四边形定则或三角形定则；当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时，往往采用正交分解法。【例1】(1)下列哪组力作用在物体上，有可能使物体处于平衡状态A.3N,4N,8NB.3N,5N,1N(2)用手施水平力将物体压在竖直墙壁上，在物体始终保持静止的情况下A.压力加大，物体受的静摩擦力也加大B.压力减小，物体受的静摩擦力也减小C.物体所受静摩擦力为定值，与压力大小无关D.不论物体的压力改变与否，它受到的静摩擦力总等于重力(3)如下图所示，木块在水平桌面上，受水平力F₁=10N,F₂=3N后，木块仍静止，则此时木块受的合力为而静止，当撤去F₁A.0B.水平向右，3NC.水平向左，7ND.水平向右，7N解析：(1)CD在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合=0。只有CD两个选项中的三个力合力为零。(2)CD物体始终保持静止，即是指物体一直处于平衡状态，则据共点力作用下物体的平衡条件有对物体受力分析，如下图可得F=Fn,Fg=G(3)A撤去F₁后，木块仍静止，则此时木块仍处于平衡状态，故木块受的合力为0.【例2】氢气球重10N,空气对它的浮力为16N,用绳拴住，由于受水平风力作用，绳子与竖直方向成30°角，则绳子的拉力大小是,水平风力的大小是解析：气球受到四个力的作用：重力G、浮力F₁、水平风力F₂和绳的拉力F,如图所示由平衡条件可得1.静平衡问题的分析方法【例3】(2003年理综)如图甲所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，0点为其m₂的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m₁的小球与0点的连线与水平线的夹角为a为A.o.甲乙于给出的具体事例，选择小球m₁为对象，分析它处于平衡状态，再用几何图形处理问题，解析：小球受重力m₁g、绳拉力F₂=m₂g和支持力F₁的作用而平衡。如图乙所示，由平故选项A正确。2.动态平衡类问题的分析方法【例4】重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F₁、F₂各如何变化?解：由于挡板是缓慢转动的，可以认为每个时刻小球都处于静止状态，因此所受合力为零。应用三角形定则，G、F₁、F₂三个矢量应组成封闭三角形，其中G的大小、方向始终保持不量也逆时针转动90°,因此F₁逐渐变小，F₂先变小后变大。(当F₁,即挡板与斜面垂直时，F₂最小)【例5】如图7所示整个装置静止时，绳与竖直方向的夹角为30°。AB连线与OB垂直。若使带电小球A的电量加倍，带电小球B重新稳定时绳的拉力多大?【解析】小球A电量加倍后，球B仍受重力G、绳的拉力T、库伦力F,但三力的方向态时，拉力T大小不变。由球A电量未加倍时这一特殊状态可以得到：T=Gcos30°。球A电点评：相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法，解题的关键是正确的受力分析，寻找力三角形和结构三角形相似。【例6】跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和物体B,物体A放在倾角为θ的斜面上(如图l—4-3(甲)所示),已知物体A的质量为m,物体A与斜面的动摩擦因数为μ(μ<tanθ),滑轮的摩擦不计，要使物体A静止在斜面上，求物体B的质量的取值范围。解析：先选物体B为研究对象，它受到重力mgg和拉力T的作用，根据平衡条件有：T=mgg①再选物体A为研究对象，它受到重力mg、斜面支持力N、轻绳拉力T和斜面的摩擦力作用，假设物体A处于将要上滑的临界状态，则物体A受的静摩擦力最大，且方向沿斜面向下，这时A的受力情况如图(乙)所示，根据平衡条件②③②③④④(甲)(乙)以上四式联立解得mg=m(sinθ+μcosθ)再假设物体A处于将要下滑的临界状态，则物体A受的静摩擦力最大，且方向沿斜面,,;两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如【例9】如图1所示，甲、乙两个带电小球的质量均为m,所带电量分别为q和-q,两匀强电场，电场强度为E,平衡时细线都被拉紧.图1(1)平衡时可能位置是图1中的()(2)1、2两根绝缘细线的拉力大小分别为()A.F=2mg,F₂=√(mg)²+(Eq)²B.F>2mg,F₂>√(mg)²+(Eq)²解析：(1)若完全用隔离法分析，那么很难通过对甲球的分析来确定上边细绳的位置，好像A、B、C都是可能的，只有D不可能.用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg,水平向左的电场力qE(甲受到的)、水平向右的电场力qE(乙受到的)和上边细绳的拉力；两电场力相互抵消，则绳1的拉力一定与重力(2mg)等大反向，即绳1一定竖直，显然只有A、D可能对.再用隔离法，分析乙球受力的情况.乙球受到向下的重力mg,水平向右的电场力qE,绳2的拉力F₂,甲对乙的吸引力F引.要使得乙球平衡，绳2必须倾斜，如图2所示.故应(2)由上面用整体法的分析，绳1对甲的拉力F₁=2mg.由乙球的受力图可知在本题中，马上可以判断绳子1是竖直的；但整体法并不能求出系统内物体间的相互作用力，故此时需要使用隔离法，所以整体法和隔离法常常交替使用.【例10】当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度。已知球形物力正比于速度v,且正比于球半径r,即阻力f=krv,k是比例系数。对于常温下的空气，比半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的稳态速度。(结果保留两位有效数字)解析：雨滴下落时受两个力作用：重力，方向向下；空气阻力，方向向上。当雨滴达到mg-krv=0,m=4m³p/3,点评：此题的关键就是雨滴达到“稳态速度”时，处于平衡状态。找到此条件，题目就6.绳中张力问题的求解【例11】重G的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成a角。求绳的A端所受拉力F₁和绳中点C处的张力F₂。解：以AC段绳为研究对象，根据判定定理，虽然AC所受的三个力分别作用在不同的点(如图中的A、C、P点),但它们必为共点力。设它们延长线的交点为0,用平行四边形,知识点梳理阅读课本理解和完善下列知识要点1.共点力物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的或者它们的作用线交于,这几个力叫共点力。一个物体在共点力作用下，如果保持或运动，则该物体处于平衡状态.物体所受合外力,其数学表达式为：F◆=或F=F;=_,其中F为物体在x轴方向上所受的合外力，F合为物体在y轴方向上所受的合外力.作用在物体上的几个力的合力为零，这种情形叫做。若物体受到两个力的作用处于平衡状态，则这两个力若物体受到三个力的作用处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个2012届高三物理一轮教案三匀变速直线运动一、匀变速直线运动公式(1)以上四个公式中共有五个物理量：s、t、a、vo、v,这五个物理量中只有三个是每个公式中只有其中的四个物理量，当已知某三个而要求另一个时，往往选定一个公式就可以了。如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等，那么另外的2.匀变速直线运动中几个常用的结论(1)△s=aT²,即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。,某段位移的中间位置的即时速度公式(不等于该段位移内的平均可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有V₂<V₅/2。点评：运用匀变速直线运动的平均速度公式解题，往往会使求解过程变得非常简捷，因此，要对该公式给与高度的关注。3.初速度为零(或末速度为零)的匀变速直线运动做匀变速直线运动的物体，如果初速度为零，或者末速度为零，那么公式都可简化为：v=gt,y²=2as,以上各式都是单项式，因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。4.初速为零的匀变速直线运动(1)前1秒、前2秒、前3秒……内的位移之比为1:4:9:……(2)第1秒、第2秒、第3秒……内的位移之比为1:3:5:……对末速为零的匀变速直线运动，可以相应的运用这些规律。5.一种典型的运动经常会遇到这样的问题：物体由静止开始先做匀加速直线运动，紧接着又做匀减速直线运动到静止。用右图描述该过程，可以得出以下结论：(1)根据题意，确定研究对象。(2)明确物体作什么运动，并且画出运动示意图。(3)分析研究对象的运动过程及特点，合理选择公式，注意多个运动过程的联系。(4)确定正方向，列方程求解。(5)对结果进行讨论、验算。(1)公式解析法：假设未知数，建立方程组。本章公式多，且相互联系，一题常有多种解法。要熟记每个公式的特点及相关物理量。(2)图象法：如用v—t图可以求出某段时间的位移大小、可以比较v₂与vsp,以及追及问题。用s—t图可求出任意时间内的平均速度。(3)比例法：用已知的讨论，用比例的性质求解。(4)极值法：用二次函数配方求极值，追赶问题用得多。(5)逆向思维法：如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动来求解。综合应用例析【例1】在光滑的水平面上静止一物体，现以水平恒力甲推此物体，作用一段时间后换成相反方向的水平恒力乙推物体，当恒力乙作用时间与恒力甲的作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的速度为v₂,若撤去恒力甲的瞬间物体的速度为v₁,则v₂:v₁=?解析：解决此题的关键是：弄清过程中两力的位移关系，因此画出过程草图(如图5),标明位移，对解题有很大帮助。通过上图，很容易得到以下信息：,思考：在例1中，F₁、F₂大小之比为多少?(答案：1:3)考虑方向。本题中以返回速度v₁方向为正，因此，末速度v₂为负。【例2】两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知A.在时刻t₂以及时刻ts两木块速度相同B.在时刻t₁两木块速度相同C.在时刻t₃和时刻t₄之间某瞬间两木块速度相同D.在时刻t₄和时刻t₅之间某瞬时两木块速度相同说明这段时间内它们的位移相等，因此其中间时刻的即时速度相等，这个中间时刻显然在【例3】在与x轴平行的匀强电场中，一带电量q=1.0×10⁸c、质量m=2.5×10³kg的物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动，其位移与时间的关系力所做的功为J。解析：须注意：本题第一问要求的是路程；第二问求功，要用到的是位移。对照，可知该物体的初速度v₀=0.16m/s,加速度大小a=0.04m/s²,方向跟速度方向相反。由vo=at可知在4s末物体速度减小到零，然后反向做s¹=Vt'=0.02m,因此从开始运动到5s末物体所经过的路程为0.34m,而位移大小为0.30m,克服电场力做的功W=mas【例4】一辆汽车沿平直公路从甲站开往乙站，起动加速度为2m/s²,加速行驶5秒，后匀速行驶2分钟，然后刹车，滑行50m,正好到达乙站，求汽车从甲站到乙站的平均速度? (1) (4)【例5】汽车以加速度为2m/s2的加速度由静止开始作匀加速直线运动，求汽车第5秒(1)用平均速度的定义求：第5秒内的位移为：第5秒内的平均速度为：(3)用推论v=v₁2求。第5秒内的平均速度等于4.5s时的瞬时速度：【例6】一物体由斜面顶端由静止开始匀加速下滑，最初的3秒内的位移为s₁,最后3解析：设斜面长为s,加速度为a,沿斜面下滑的总时间为t。则： 【例7】物块以vo=4米/秒的速度滑上光滑的斜面，途经A、B两点，已知在A点时的速度是B点时的速度的2倍，由B点再经0.5秒物块滑到斜面顶点C速度变为零，A、B相距0.75米，求斜面的长度及物体由D运动到B的时间?解析：物块作匀减速直线运动。设A点速度为VA、B为S。 解(1)(2)(3)得：v₆=1m/sD到C再回到B:t₂=t₁+2t₀=1.5+2×0.5=2.5(s)点速度Vg,加速度为a,斜面长试求质点的加速度?【例9】一质点由A点出发沿直线AB运动，行程的第一部动，接着做加速度为a₂的匀减速直线运动，抵达B点时恰好静止，如果AB的总长度为s,试求质点走完AB全程所用的时间t?解析：设质点的最大速度为v,前、后两段运动过程及全过程的平均速度相等，均由(2)(3)得：代入(1)得：将v代入(1)得：【例10】一个做匀加速直线运动的物体，连续通过两段长为s的位移所用的时间分别为t₁、t₂,求物体的加速度?设前段位移的初速度为vo,加速度为a,则：消去v₀得：设前一段时间t₁的中间时刻的瞬时速度为v₁,后一段时间t₂的中间时刻的瞬时速度为v₂………(3)解(1)(2)(3)得相同结果。设前一段位移的初速度为v₀,末速度为v,加速度为a。后一段s:……(2)V=Vo+at……(3)解(1)(2)(3)得相同结果。二、匀变速直线运动的特例物体由静止开始，只在重力作用下的运动。(1)特点：加速度为g,初速度为零的匀加速直线运动。2.竖直上抛运动物体以某一初速度竖直向上抛出，只在重力作用下的运动。(1)特点：初速度为vo,加速度为-g的匀变速直线运动。,下降到抛出点的时间上升最大高度(3)处理方法：一是将竖直上抛运动全过程分为上升和下降两个阶段来处理，要注意两个阶段运动的对称性。二是将竖直上抛运动全过程视为初速度为vo,加速度为-g的匀减速直线运动综合应用例析【例11】一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起，举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心升高0.45m达到最高点，落水时身体竖直，手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计)从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是s。(计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点，g取10m/s²,结果保留二位数)解析：运动员的跳水过程是一个很复杂的过程，主要是竖直方向的上下运动，但也有水平方向的运动，更有运动员做的各种动作。构建运动模型，应抓主要因素。现在要讨论的是运动员在空中的运动时间，这个时间从根本上讲与运动员所作的各种动作以及水平运动无关，应由竖直运动决定，因此忽略运动员的动作，把运动员当成一个质点，同时忽略他的水平运动。当然，这两点题目都作了说明，所以一定程度上“建模”的要求已经有所降低，但我们应该理解这样处理的原因。这样，我们把问题提炼成了质点作竖直上抛运动的物理模型。在定性地把握住物理模型之后，应把这个模型细化，使之更清晰。可画出如图所示的示意图。由图可知，运动员作竖直上抛运动，上升高度h,即题中的0.45m;从最高点下降到手触到水面，下降的高度为H,由图中H、h、10m三者的关系可知H=10.45m。从最高点下落至手触水面，所需的时间为：点评：构建物理模型时，要重视理想化方法的应用，要养成化示意图的习惯。【例12】如图所示是我国某优秀跳水运动员在跳台上腾空而起的英姿.跳台距水面高度为10m,此时她恰好到达最高位置，估计此时她的重心离跳台台面的高度为1m,当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，这时她的重心离水面也是1m.(取g=10m/s²)求：(1)从最高点到手触及水面的过程中其重心可以看作是自由落体运动，她在空中完成(2)忽略运动员进入水面过程中受力的变化，入水之后，她的重心能下沉到离水面约2.5m处，试估算水对她的平均阻力约是她自身重力的几倍?解析：(1)这段时间人重心下降高度为10m空中动作时间整理并代入数据得2012届高三物理一轮教案四牛顿第一定律惯性牛顿第三定律1.理解牛顿第一定律、惯性；理解质量是惯性大小的量度2.理解牛顿第三定律，能够区别一对作用力和一对平衡力3.掌握应用牛顿第一定律、第三定律分析问题的基本方法和基本技能教学重点：理解牛顿第一定律、惯性概念教学难点：惯性教学方法：讲练结合，计算机辅助教学1.牛顿第一定律(惯性定律):一切物体总是保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这个定律有两层含义：(1)保持匀速直线运动状态或静止状态是物体的固有属性；物体的运动不需要用力来(2)要使物体的运动状态(即速度包括大小和方向)改变，必须施加力的作用，力是改变物体运动状态的原因。①牛顿第一定律导出了力的概念力是改变物体运动状态的原因。(运动状态指物体的速度)又根据加速度定义：,有速度变化就一定有加速度，所以可以说：力是使物体产生加速度的原因。(不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”,也不能说“力是改变加②牛顿第一定律导出了惯性的概念一切物体都有保持原有运动状态的性质，这就是惯性。惯性反映了物体运动状态改变就可以维持小车做匀速直线运动，可见()根同样的线BA,下面说法中正确的是()A.在线的A端慢慢增加拉力，结果CD线拉断B.在线的A端慢慢增加拉力，结果AB线拉断C.在线的A端突然猛力一拉，结果AB线拉断A正确。若在A端突然猛力一拉，因为重球质量很大，力的作用时间又极短，故重球向下的位移极小，以至于上端绳未来得及发生相应的伸长，T₁已先达到极限强度，故AB绳先断，选项C也正确。(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条上(2)作用力与反作用力总是成对出现.同时产生，同时变化，同时消失(3)作用力和反作用力在两个不同的物体上，各产生其效果，永远不会抵消(4)作用力和反作用力是同一性质的力(5)物体间的相互作用力既可以是接触力，也可以是“场”力定律内容可归纳为：同时、同性、异物、等值、反向、共线2.区分一对作用力反作用力和一对平衡力线上。不同点有：作用力反作用力作用在两个不同物体上，而平衡力作用在同一个物体上；是同时产生同时消失的，而平衡力中的一个消失后，另一个可能仍然存在。一对作用力和反作用力一对平衡力作用对象两个物体同一个物体作用时间同时产生，同时消失不一定同时产生或消失力的性质一定是同性质的力不一定是同性质的力力的大小关系大小相等大小相等力的方向关系方向相反且共线方向相反且共线3.一对作用力和反作用力的冲量和功一对作用力和反作用力在同一个过程中(同一段时间或同一段位移)的总冲量一定为零，【例6】汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶，根据牛顿运动定律可知()A.汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力B.汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力c.汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力D.汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力【例7】甲、乙二人拔河，甲拉动乙向左运动，下面说法中正确的是A.做匀速运动时，甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等B.不论做何种运动，根据牛顿第三定律，甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等C.绳的质量可以忽略不计时，甲乙二人对绳的拉力大小一定相等D.绳的质量不能忽略不计时，甲对绳的拉力一定大于乙对绳的拉力解析：甲、乙两人对绳的拉力都作用在绳上，即不是作用力和反作用力.故B项错误.绳的质量可以忽略不计时，绳子所受合力为零.故甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等.故C项正确.的拉力.故D项不正确.【例8】物体静止在斜面上，以下几种分析中正确的是A.物体受到的静摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力B.物体所受重力沿垂直于斜面的分力就是物体对斜面的压力C.物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力D.物体受到的支持力的反作用力，就是物体对斜面的压力解析：物体受到的静摩擦力的反作用力是物体对斜面的静摩擦力.故A错误.物体对斜面的压力在数值上等于物体所受重力沿垂直于斜面的分力.故B错误.物体所受的重力的反作用力是物体对地球的吸引力.故C错误.【例9】人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有面的摩擦力，所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力，选C.【例10】物体静止于水平桌面上，则A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力C.物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡的力解析：物体和桌面受力情况如图所示.对A选项，因物体处于平衡状态，且Fγ与G作用于同一物体，因此Fv和G是一对平衡力，故A正确.对B选项，因作用力和反作用力分别作用在两个物体上，故B错.对C选项，因压力是弹力，而弹力与重力是性质不同的两种力，故C错.一对作用力和反作用力，故D错.(1)一对作用力和反作用力与一对平衡力的最直观的区别就是：看作用点，二力平衡时此两力作用点一定是同一物体；作用力和反作用力的作用点一定是分别在两个物体上.(2)两个力是否是“作用力和反作用力”的最直观区别是：看它们是否是因相互作用而产生的.如B选项中的重力和支持力，由于重力不是因支持才产生的，因此，这一对力不是作用力和反作用力.2012届高三物理一轮教案五牛顿第二定律1.理解牛顿第二定律，能够运用牛顿第二定律解决力学问题2.理解力与运动的关系，会进行相关的判断3.掌握应用牛顿第二定律分析问题的基本方法和基本技能教学重点：理解牛顿第二定律教学方法：讲练结合，计算机辅助教学1.定律的表述物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma(其中的F和m、a必须相对应)点评：特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。(1)瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系，这种对应关系表现为：合外力恒定不变时，加速度也保持不变。合外力变化时加速度也随之变化。合外力为零时，加速度也为零。(2)矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式。只表示加速度与合外力的大小关系.矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.(3)同一性：加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体(或物体系)而言。即F与a均是对同一个研究对象而言。(4)相对性：牛顿第二定律只适用于惯性参照系。(5)局限性：牛顿第二定律只适用于低速运动的宏观物体，不适用于高速运动的微观粒子。3.牛顿第二定律确立了力和运动的关系4.应用牛顿第二定律解题的步骤设每个质点的质量为m,对应的加速度为a,则有：之和，即合外力F。(2)对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况(包括速度、加速度),并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。(3)若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则(或三角形定则)解题；若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题(注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加(4)当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力二、应用举例1.力与运动关系的定性分析B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C.从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小D.从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。选CD。【例2】如图所示.弹簧左端固定，右端自由伸长到0点并系住物体m.现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体一直可以运动到B点.如果物体受到的阻力恒定，则A.物体从A到O先加速后减速B.物体从A到O加速运动，从0到B减速运动C.物体运动到O点时所受合力为零解析：物体从A到O的运动过程，弹力方向向右.初始阶段弹力大于阻力，合力方向向右.随着物体向右运动，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，此阶段物体的加速度向右且逐渐减小，由于加速度与速度同向，物体的速度逐渐增大.所以初始阶段物体向右做加速度逐渐减小的加速运动.当物体向右运动至AO间某点(设为0′)时，弹力减小到等于阻力，物体所受合力为零，加速度为零，速度达到最大.此后，随着物体继续向右移动，弹力继续减小，阻力大于弹力，合力方向变为向左.至0点时弹力减为零，此后弹力向左且逐渐增大.所以物体从O′点后的合力方向均向左且合力逐渐增大，由牛顿第二定律可知，此阶段物体的加速度向左且逐渐增大.由于加速度与速度反向，物体做加速度逐渐增大的减速运动.(1)解答此题容易犯的错误就是认为弹簧无形变时物体的速度最大，加速度为零.这显然是没对物理过程认真分析，靠定势思维得出的结论.要学会分析动态变化过程，分析时要先在脑子里建立起一幅较为清晰的动态图景，再运用概念和规律进行推理和判断.(2)通过此题，可加深对牛顿第二定律中合外力与加速度间的瞬时关系的理解，加深对速度和加速度间关系的理解.譬如，本题中物体在初始阶段，尽管加速度在逐渐减小，但由于它与速度同向，所以速度仍继续增大.2.牛顿第二定律的瞬时性【例3】如图(1)所示，一质量为m的物体系于长度分别为L₁、L₂的两根细线上，L₁的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ,L₂水平拉直，物体处于平衡状态。现将L₂(1)下面是某同学对该题的某种解法：解：设L₁线上拉力为T₁,L₂线上拉力为T₂,Tcosθ=mg,Tsinθ=T,解得T₂=mgtanθ,剪断线的瞬间，T₂突然消失，物体却在T₂反方向获得加速度，因为mgtanθ=ma所以加速度a=gtanθ,方向在T₂反方向。你认为这个结果正确吗?说明理由。(2)若将图(1)中的细线L₁改为长度相同，质量不计的轻弹簧，如图(2)所示，其它条件不变，求解的步骤和结果与(1)完全相同，即a=gtanθ,你认为这个结果正确吗?解析：(1)这个结果是错误的。当L₂被剪断的瞬间，因T₂突然消失，而引起L₁上的张力发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度沿垂直L₁斜向下方，为a=gsinθ。(2)这个结果是正确的。当L₂被剪断时，T₂突然消失，而弹簧还来不及形变(变化要有一个过程，不能突变),因而弹簧的弹力T₁不变，它与重力的合力与T₂是一对平衡力，等值反向，所以L₂剪断时的瞬时加速度为a=gtanθ,方向在T₂的反方向上。3.正交分解法【例4】如图所示，质量为4kg的物体静止于水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体受到大小为20N,与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速度是多大?(g取10m/s²)F=Fcosθ-F方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg.(g=10m/s²,sin37°=(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况.(2)求悬线对球的拉力.(1)球和车厢相对静止，它们的运动情况相同，由于对球的受力情况知道的较多，故应以球为研究对象.球受两个力作用：重力mg和线的拉力Fr,由球随车一起沿水平方向做加速度方向水平向右.车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动.(2)由图可得，线对球的拉力大小为画出平行四边形，解其中的三角形就可求得结果.(1)小车以a=g向右加速；(2)小车以a=g向右减速时，细线对小球的拉力F₁和后壁对小球的压力F₂各多大?(1)向右加速时小球对后壁必然有压力，球在三个共点力作用下向右加速。合外力向F₁=50N,可见向右加速时F₁的大小与a无关；F₂可在水平方向上用牛顿第二定律列方程：F₂-0.75G=ma计算得F₂=70N。可以看出F₂将随a的增大而增大。(这种情况下用平行四边形这时细线跟竖直方向的夹角会改变，因此F₁的方向会改变。所以必须先求出这个临界值。当时G和F₁的合力刚好等于ma,所以a的临界值时小球必将离开后壁。为m的木块。求：(1)箱以加速度a匀加速上升，(2)箱以加速度a向左匀加速运动时，线对木块的拉力F₁和斜面对箱的压力F₂各多大?二段中μmg=ma₂,加速度a₂=μ第一段的末速度和第二段的初速度相等都是最大速度，可以按第二段求得：点评：需要引起注意的是：在撤去拉力F前后，物体受的摩擦力发生了改变。可见，在动力学问题中应用牛顿第二定律，正确的受力分析和运动分析是解题的关键，求解加速度是解决问题的纽带，要牢牢地把握住这一解题的基本方法和基本思路。我本在下一专题将详细研究这一问题。2012届高三物理一轮教案六牛顿运动定律的应用1.掌握运用牛顿三定律解决动力学问题的基本方法、步骤2.学会用整体法、隔离法进行受力分析，并熟练应用牛顿定律求解3.理解超重、失重的概念，并能解决有关的问题4.掌握应用牛顿运动定律分析问题的基本方法和基本技能教学重点：牛顿运动定律的综合应用教学难点：受力分析，牛顿第二定律在实际问题中的应用教学方法：讲练结合，计算机辅助教学一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用1.运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型(两类动力学基本问题):(1)已知物体的受力情况，要求物体的运动情况.如物体运动的位移、速度及时间等.(2)已知物体的运动情况，要求物体的受力情况(求力的大小和方向).但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度，然后再由此得出问题的答案.第一类问题受力情况另一类问题加速度a运动学公式运动学公式加速度a可见，不论求解那一类问题，求解加速度是解题的桥梁和纽带，是顺利求解的关键。运动，故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式，如2.应用牛顿运动定律解题的一般步骤(1)认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问题的类型。(2)选取研究对象.所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体.同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。(3)分析研究对象的受力情况和运动情况。(4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只受两个力，可以用平行四(5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。(6)求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。3.应用例析【例1】一斜面AB长为10m,倾角为30°,一质量为2kg的小物体(大小不计)从斜面顶端A点由静止开始下滑，如图所示(g取10m/s²)(1)若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间.(2)若给小物体一个沿斜面向下的初速度，恰能沿斜面匀速下滑，则小物体与斜面间解析：题中第(1)问是知道物体受力情况求运动情况；第(2)问是知道物体运动情况(1)以小物块为研究对象进行受力分析，如图所示。物块受重力mg、斜面支持力N、摩擦力f,又f=μN由以上三式解得a=0.67m/s²(2)小物体沿斜面匀速下滑，受力平衡，加速度a=0,有又f=μN运动到B点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑。已知AB间的距离s=5m,求(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数；(2)小滑块从A点运动到地面所需的时间；解析：(1)依题意得vgi=0,设小滑块在水平面上运动的加速度大小为a,则据牛顿第(2)在斜面上运动的时间.Fne41s【例3】静止在水平地面上的物体的质量为2kg,在水平恒力F推动下开始运动，4s末它的速度达到4m/s,此时将F撤去，又经6s物体停下来，如果物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小。解析：物体的整个运动过程分为两段，前4s物体做匀加速运动，后6s物体做匀减速前4s内物体的加速度为F-F=ma后6s内物体的加速度为物体所受的摩擦力大小不变，由牛顿第二定律得由②④可求得水平恒力F的大小为①②③④点评：解决动力学问题时，受力分析是关键，对物体运动情况的分析同样重要，特别是像这类运动过程较复杂的问题，更应注意对运动过程的分析。程中哪些力发生了变化，哪些力没发生变化。四、连接体(质点组)在应用牛顿第二定律解题时，有时为了方便，可以取一组物体(一组质点)为研究对象。二、整体法与隔离法1.整体法：在研究物理问题时，把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体用整体法可以避免对整体内部进行繁锁的分析，常常使问题解答更简便、明了。(1)明确研究的系统或运动的全过程.(2)画出系统的受力图和运动全过程的示意图.(3)寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解2.隔离法：把所研究对象从整体中隔离出来进行研究，最终得出结论的方法称为隔离研究对象无关的因素，使事物的特征明显地显示出来，从而进行有效的处理。(2)将研究对象从系统中隔离出来；或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔(3)对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图。(4)寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解。3.整体和局部是相对统一相辅相成的种方法交叉运用，相辅相成.所以，两种方法的取舍，并无绝对的界限，必须具体分析，灵活运用.无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量的出现，如非待求的力，非待求的中间状态或过程等)的出现为原则4.应用例析【例4】如图所示，A、B两木块的质量分别为mA、mg,在水平推力F作用下沿光滑水平面匀加速向右运动，求A、B间的弹力F。解析：这里有a、Fx两个未知数，需要要建立两个方程，要取两次研究对象。比较后可知分别以B、(A+B)为对象较为简单(它们在水平方向上都只受到一个力作用)。可得点评：这个结论还可以推广到水平面粗糙时(A、B与水平面间μ相同);也可以推广到沿斜面方向推A、B向上加速的问题，有趣的是，答案是完全一样的。【例5】如图所示，质量为2m的物块A和质量为m的物块B与地面的摩擦均不计.在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动.A对B的作用力为多大?解析：取A、B整体为研究对象，其水平方向只受一个力F的作用取B为研究对象，其水平方向只受A的作用力F,根据牛顿第二定律知：F₁=ma故F₁=F/3点评：对连结体(多个相互关联的物体)问题，通常先取整体为研究对象，然后再根据要求的问题取某一个物体为研究对象.【例6】如图，倾角为a的斜面与水平面间、斜面与质量为m的木块间的动摩擦因数均为μ,木块由静止开始沿斜面加速下滑时斜面始终保持静止。求水平面给斜面的摩擦力大小和方向。向对质点组用牛顿第二定律，很容易得到：F,=mg(sina-μcosa)cosa如果给出斜面的质量M,本题还可以求出这时水平面对斜面的支持力大小为：Fv=Mg+mg(cosa+μsina)sina,这个值小于静止时水平面对斜面的支持力。【例7】如图所示，mA=1kg,mg=2kg,A、B间静摩擦力的最大值是5N,水平面光滑。速度各多大?解析：先确定临界值，即刚好使A、B发生相对滑动的F值。当A、B间的静摩擦力达到5N时，既可以认为它们仍然保持相对静止，有共同的加速度，又可以认为它们间已经发生了相对滑动，A在滑动摩擦力作用下加速运动。这时以A为对象得到a=5m/s²;再以A、B系统为对象【例8】如图所示，质量为M的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度,即则小球在下滑的过程中，木箱对地面的压力为多少?命题意图：考查对牛顿第二定律的理解运用能力及灵活选取研究对象的能力.B级要求.错解分析：(1)部分考生习惯于具有相同加速度连接体问题演练，对于“一动一静”连续体问题难以对其隔离，列出正确方程.(2)思维缺乏创新，对整体法列出的方程感到疑惑.解题方法与技巧：解法一：(隔离法)木箱与小球没有共同加速度，所以须用隔离法.取小球m为研究对象，受重力mg、摩擦力F,如图2-4,据牛顿第二定律得：取木箱M为研究对象，受重力Mg、地面支持力Fv及小球给予的摩擦力F’如图.②②由①②③式得由牛顿第三定律知，木箱对地面的压力大小为解法二：(整体法)对于“一动一静”连接体，也可选取整体为研究对象，依牛顿第二定律列式：(mg+Mg)-Fv=ma+M×0.本箱对地面压力.三、临界问题在某些物理情境中，物体运动状态变化的过程中，由于条件的变化，会出现两种状态的衔接，两种现象的分界，同时使某个物理量在特定状态时，具有最大值或最小值。这类问题称为临界问题。在解决临界问题时，进行正确的受力分析和运动分析，找出临界状态是解题【例9】一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端，如图，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10m/s²的加速度向右做加速运动时，求绳的拉力及斜面对小球的弹力.命题意图：考查对牛顿第二定律的理解应用能力、分析推理能力及临界条件的挖掘能力。错解分析：对物理过程缺乏清醒认识，无法用极限分析法挖掘题目隐含的临界状态及条件，使问题难以切入.解题方法与技巧：当加速度a较小时，小球与斜面体一起运动，此时小球受重力、绳拉力和斜面的支持力作用，绳平行于斜面，当加速度a足够大时，小球将“飞离”斜面，此时小球受重力和绳的拉力作用，绳与水平方向的夹角未知，题目中要求a=10m/s²时绳的拉力及斜面的支持力，必须先求出小球离开斜面的临界加速度ao.(此时，小球所受斜面支持力恰好为零)因为a=10m/s²>ao所以小球离开斜面N=0,小球受力情况如图，则四、超重、失重和视重1.超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力产生超重现象的条件是物体具有向上的加速度。与物体速度的大小和方向无关。产生超重现象的原因：当物体具有向上的加速度a(向上加速运动或向下减速运动)时，支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F,由牛顿第二定律得所以F=m(g+a)>mg由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)F′>mg.2.失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象。产生失重现象的条件是物体具有的加速度，与物体速度的大小和方向无关.产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a(向下加速运动或向上做减速运动)时，支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F。由牛顿第二定律mg—F=ma,所以由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)F′<mg.完全失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态，叫做完全失重状态.点评：(1)在地球表面附近，无论物体处于什么状态，其本身的重力G=mg始终不变。超重时，物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向向上，测力计的示数大于物体的重力；失重时，物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向向下，测力计的示数小于物体的重力.可见，在失重、超重现象中，物体所受的重力始终不变，只是测力计的示数(又称视重)发生了变化，好像物体的重量有所增大或减小。(2)发生超重和失重现象，只决定于物体在竖直方向上的加速度。物体具有向上的加3.应用例析【例10】质量为m的人站在升降机里，如果升降机运动时加速度的绝对值为a,升降机底板对人的支持力F=mg+ma,则可能的情况是A.升降机以加速度a向下加速运动B.升降机以加速度a向上加速运动C.在向上运动中，以加速度a制动D.在向下运动中，以加速度a制动解析：升降机对人的支持力F=mg+ma大于人所受的重力mg,故升降机处于超重状态，选项B、D正确。【例11】下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是B.用弹簧秤测物体的重力