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歡迎進(jìn)入物理課堂 第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律 本章回顧總結(jié) 一 力 加速度 速度的關(guān)系1 要想了解一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的情況 必須分析其受力情況 產(chǎn)生的加速度及達(dá)到的速度 根據(jù)它們之間的關(guān)系一步步分析 才能得出結(jié)論 特別是稍復(fù)雜的題目 不用此種方法很難求解 2 物體所受合外力的方向決定了其加速度的方向 合外力與加速度的關(guān)系式為F ma 只要有合外力 不管速度是大 是小還是零 都有加速度 只有合外力為零時(shí) 加速度才為零 一般情況下 合外力與速度無(wú)必然聯(lián)系 只有速度變化才與合外力有必然的聯(lián)系 如圖所示為蹦極運(yùn)動(dòng)的示意圖 彈性繩的一端固定在O點(diǎn) 另一端和運(yùn)動(dòng)員相連 運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落 至B點(diǎn)彈性繩自然伸直 經(jīng)過(guò)合力為零的C點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)D 然后彈起 整個(gè)過(guò)程中忽略空氣阻力 分析這一過(guò)程 下列表述正確的是 經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí) 運(yùn)動(dòng)員的速率最大 經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí) 運(yùn)動(dòng)員的速率最大 從C點(diǎn)到D點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)員的加速度增大 從C點(diǎn)到D點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)員的加速度不變A B C D 解析 在BC段 運(yùn)動(dòng)員所受重力大于彈力 向下做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)a 0時(shí) 速度最大 即在C點(diǎn)時(shí)速度最大 正確 在CD段 彈力大于重力 運(yùn)動(dòng)員做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng) 正確 故選B項(xiàng) 答案 B 二 用牛頓第二定律解決簡(jiǎn)單的連接體問(wèn)題1 連接體問(wèn)題連接體是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上的互相關(guān)聯(lián)的物體組成的物體組 又叫物體系 它們的連接方式一般是幾個(gè)物體疊放在一起或并排擠放在一起 或用繩子 細(xì)桿等連接在一起 我們高中階段所研究的連接體一般都是有共同的速度與加速度 即連接的物體始終一起運(yùn)動(dòng) 2 連接體問(wèn)題中的研究對(duì)象 1 整體 即整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)整體 2 部分 系統(tǒng)中的某個(gè)物體 3 連接體問(wèn)題的研究方法 1 整體法 整個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)中的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體研究的方法 研究對(duì)象為一個(gè)整體 需分析整體受到的外力 并求出整體受到的合外力 系統(tǒng)內(nèi)各部分之間的相互作用力由于是內(nèi)力不用考慮 并對(duì)整體應(yīng)用牛頓第二定律 2 隔離法 在求解系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí) 從研究的方便性出發(fā) 將物體系統(tǒng)中的某部分分隔出來(lái) 單獨(dú)研究的方法 此時(shí)研究對(duì)象即為該物體 需要分析該物體所受的所有力 包括系統(tǒng)內(nèi)其他物體對(duì)它施加的力 并對(duì)它應(yīng)用牛頓第二定律 4 選取整體法與隔離法的原則 1 涉及內(nèi)力必須隔離 2 一般都要考慮整體 3 隔離時(shí)一般隔離受力簡(jiǎn)單的物體 在2008年北京殘奧會(huì)開幕式上 運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登 最終點(diǎn)燃了主火炬 體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)韌不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神 為了探求上升過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間的作用 可將過(guò)程簡(jiǎn)化 一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪 一端掛一吊椅 另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住 如圖所示 設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為65kg 吊椅的質(zhì)量為15kg 不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦 重力加速度取g 10m s2 當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起以加速度a 1m s2上升時(shí) 試求 1 運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力 2 運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力 解析 解法一 1 設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m 繩拉運(yùn)動(dòng)員的力為F 以運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體為研究對(duì)象 受到重力的大小為 M m g 向上的拉力為2F 根據(jù)牛頓第二定律2F M m g M m a F 440N根據(jù)牛頓第三定律 運(yùn)動(dòng)員拉繩的力大小為440N 方向豎直向下 2 以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象 運(yùn)動(dòng)員受到三個(gè)力的作用 重力大小Mg 繩的拉力F 吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力FN 根據(jù)牛頓第二定律F FN Mg MaFN 275N根據(jù)牛頓第三定律 運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅壓力大小為275N 方向豎直向下 解法二設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m 運(yùn)動(dòng)員對(duì)繩豎直向下的拉力大小為F 對(duì)吊椅的壓力大小為FN 根據(jù)牛頓第三定律 繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力大小為F 吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大小為FN 分別以運(yùn)動(dòng)員和吊椅為研究對(duì)象 根據(jù)牛頓第二定律F FN Mg Ma F FN mg ma 由 得F 440NFN 275N 答案 1 440N 2 275N 三 用牛頓定律解決臨界問(wèn)題所謂臨界狀態(tài)就是當(dāng)物體從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)時(shí) 發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài) 出現(xiàn)臨界狀態(tài)時(shí) 可以理解為 恰好出現(xiàn) 也可以理解為 恰好不出現(xiàn) 的物理現(xiàn)象 在問(wèn)題中出現(xiàn)的 最大 最小 剛好 恰能 等詞語(yǔ) 一般都暗示了臨界狀態(tài)的出現(xiàn) 隱含了相應(yīng)的臨界條件 如圖所示 m1 2kg m2 3kg 連接的細(xì)線僅能承受1N的拉力 桌面水平光滑 為使線不斷而又使它們一起運(yùn)動(dòng)獲得最大加速度 則可以施加的水平力F的最大值和方向?yàn)锳 向右 作用在m2上 F 5 3NB 向右 作用在m2上 F 2 5NC 向左 作用在m1上 F 0 6ND 向左 作用在m1上 F 2 5N 答案 B 考情分析 本章為高考必考考點(diǎn) 本章高考主要考點(diǎn)有 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析物體受力和運(yùn)動(dòng) 考查形式以選擇題和計(jì)算題為主 關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的分析是高考題中壓軸大題?？夹问?高考對(duì)該實(shí)驗(yàn)的考查重在考查實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)器材 高考沖浪 ?？键c(diǎn)一 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 1 浙江高考 在 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)時(shí) 已提供了小車 一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板 紙帶 帶小盤的細(xì)線 刻度尺 天平 導(dǎo)線 為了完成實(shí)驗(yàn) 還須從下圖中選取實(shí)驗(yàn)器材 其名稱是 漏選或全選得零分 并分別寫出所選器材的作用 解析 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 記錄小車運(yùn)動(dòng)的位置和時(shí)間 鉤碼用以改變小車的質(zhì)量 砝碼用以改變小車受到的拉力的大小 還可以用于測(cè)量小車的質(zhì)量 如果選電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 則需要學(xué)生電源 如果選電火花計(jì)時(shí)器 則不需要學(xué)生電源 答案 學(xué)生電源 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 鉤碼 砝碼 或電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 鉤碼 砝碼 學(xué)生電源為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器提供交流電源 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 記錄小車運(yùn)動(dòng)的位置和時(shí)間 鉤碼用以改變小車的質(zhì)量 砝碼用以改變小車受到的拉力的大小 還可以用于測(cè)量小車的質(zhì)量 2 江蘇高考 探究加速度與物體質(zhì)量 物體受力的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 1 在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中 打出了一條紙帶如圖乙所示 計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0 02s 從比較清晰的點(diǎn)起 每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離 該小車的加速度a m s2 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 2 平衡摩擦力后 保持小車的質(zhì)量不變 掛上砝碼盤 改變砝碼盤中砝碼的個(gè)數(shù) 測(cè)量小車的加速度 小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a F的關(guān)系圖象 3 根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a F圖線不通過(guò)原點(diǎn) 請(qǐng)說(shuō)明主要原因 解析 根據(jù) s aT2可計(jì)算小車的加速度 a 0 16m s2 運(yùn)用表格中給出的數(shù)據(jù)可繪出圖象 圖象不過(guò)原點(diǎn)的主要原因是未計(jì)入砝碼盤的重力 答案 1 0 16 0 15也可 2 見下圖 3 未計(jì)入砝碼盤的重力 ?？键c(diǎn)二 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用1 天津高考 如圖所示 A B兩物塊疊放在一起 在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B受到的摩擦力 A 方向向左 大小不變B 方向向左 逐漸減小C 方向向右 大小不變D 方向向右 逐漸減小 解析 考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理連接體問(wèn)題的基本方法 對(duì)于多個(gè)物體組成的物體系統(tǒng) 若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體具有相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 應(yīng)優(yōu)先選取整體法分析 再采用隔離法求解 取A B系統(tǒng)整體受力分析有f地A mA mB g mA mB a a g B與A具有共同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 取B為研究對(duì)象 由牛頓第二定律有 fAB mBg mBa 常數(shù) 物體B做速度方向向右的勻減速運(yùn)動(dòng) 故而加速度方向向左 答案 A 2 上海高考 受水平外力F作用的物體 在粗糙水平面上做直線運(yùn)動(dòng) 其v t圖線如圖所示 則 A 在0 t1秒內(nèi) 外力F大小不斷增大B 在t1時(shí)刻 外力F為零C 在t1 t2秒內(nèi) 外力F大小可能不斷減小D 在t1 t2秒內(nèi) 外力F大小可能先減小后增大 解析 由v t圖可以看出0 t1秒內(nèi) 物體加速運(yùn)動(dòng) 圖象斜率減小 表示加速度減小 由牛頓第二定律知F f ma a減小 F減小 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 t1時(shí)刻a 0 F f 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 t1 t2這段時(shí)間內(nèi)物體減速 圖象斜率增大 即a變大 若外力F方向向前 則f F ma F f ma a增大 F減小 故選項(xiàng)C正確 若外力F方向向后 則f F ma a增大 F增大 若F先向前 后來(lái)向后 則F先減小后增大 故選項(xiàng)D正確 答案 CD 常考點(diǎn)三 運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析物體復(fù)雜運(yùn)動(dòng)1 上海高考 如圖 質(zhì)量m 2kg的物體靜止于水平地面的A處 A B間距L 20m 用大小為30N 沿水平方向的外力拉此物體 經(jīng)t0 2s拉至B處 已知cos37 0 8 sin37 0 6 g取10m s2 1 求物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 用大小為30N 與水平方向成37 的力斜向上拉此物體 使物體從A處由靜止開始運(yùn)動(dòng)并能到達(dá)B處 求該力作用的最短時(shí)間t 答案 1 0 5 2 1 03s 2 上海高考 如圖 a 所示 質(zhì)量m 1kg的物體沿傾角 37 的固定粗糙斜面由靜止開始向下運(yùn)動(dòng) 風(fēng)對(duì)物體的作用力沿水平方向向右 其大小與風(fēng)速v成正比 比例系數(shù)用k表示 物體加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖 b 所示 求 1 物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 比例系數(shù)k sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 答案 1 0 25 2 0 84kg s 謝謝觀看 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全