第四章運動和力的關(guān)系單元總結(jié)-2020-2021學年上學期高一物理(新教材人教版必修第一冊)

1、第四章運動和力的關(guān)系單元總結(jié)知識要點知識點一動力學中的臨界和極值問題1 .臨界狀態(tài)與臨界值在物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化的過程中，往往達到某一個特定狀態(tài)時，有關(guān)的物理量將發(fā)生突變，此狀態(tài)即 為臨界狀態(tài)，相應的物理量的值為臨界值，臨界狀態(tài)一般比較隱蔽，它在一定條件下才會出現(xiàn).若題目中 出現(xiàn)“最大“'最小”“剛好”等詞語，常為臨界問題.2 .常見臨界條件接觸與脫離的臨界條件兩物體相接觸或脫離的臨界條件是彈力Fn=O相對靜止或相對滑動的臨界條件兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在著靜摩擦力， 則相對靜止或相對滑動的臨界條件為靜摩擦力達到最 大值或為零繩子斷裂與松弛的臨界條件繩子所能承受的張力是有限

2、的，繩子斷與不斷的臨界 條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松 弛的臨界條件是尸T=0加速度最大與速度最大的臨界條件當物體在受到變化的外力作用下運動時，其加速度和 速度都會不斷變化，當所受合外力最大時，具有最大 加速度；合外力最小時，具有最小加速度.當出現(xiàn)加 速度為零時，物體處于臨界狀態(tài)，所對應的速度便會 出現(xiàn)最大值或最小值3 .求解臨界極值問題的三種常用方法極限法把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，以達 到正確解決問題的目的假設(shè)法臨界問題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時，或變化過程中可 能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時，往往用假設(shè)法解決問題數(shù)學

3、方法將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學公式，根據(jù)數(shù)學表達式解出臨界條件印國如圖所示，質(zhì)量w = lkg的光滑小球用細線系在質(zhì)量為M=8kg、傾角為a=37。的斜面體上，細線 與斜而平行，斜而體與水平而間的摩擦不計，g取lOmW.試求：1若用水平向右的力F拉斜而體，要使小球不離開斜而，拉力尸不能超過多少？技巧總錯(2)若用水平向左的力廠推斜而體，要使小球不沿斜面滑動，推力尸'不能超過多少？求解此類問題時，一定要找準臨界點，從臨界點入手分析物體的受力情況和運動情況，看哪些量 達到了極值，然后對臨界狀態(tài)應用牛頓第二定律結(jié)合整體法、隔離法求解即可.知識點二動力學圖像問J1 .常見的兩類動力學圖像問題已知物體

4、在某一過程中的速度、加速度隨時間變化的圖像，求物體的受力情況.(2)已知物體在某一過程中所受的合力(或某個力)隨時間變化的圖像，求物體的運動情況.2 .解決圖像問題的關(guān)鍵(1)分清圖像的類別：分清橫、縱坐標軸所代表的物理量，掌握物理圖像所反映的物理過程，會分析臨界點.(2)注意圖像中的一些特殊點所表示的物理意義：圖線與橫、縱坐標軸的交點，圖線的轉(zhuǎn)折點，兩圖線的交 點等表示的物理意義.(3)能從圖像中獲取有用信息：把圖像與物體運動情況相結(jié)合，再結(jié)合斜率、而積等所代表的物理意義，確 定從圖像中得到的有用信息，這些信息往往是解決問題的突破口或關(guān)鍵點.(多選)如圖甲所示，滑塊以一定的初速度沖上一傾角6

5、=37。的足夠長的固定斜面.滑塊上滑過程的?一，圖像如圖乙，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.則下列說法正確的是611137。=0.6, cos370=0.8, g取10 m屋)()A.木塊上滑過程中的加速度大小是6mHB.木塊與斜而間的動摩擦因數(shù)=0.5C.木塊經(jīng)2 s返回出發(fā)點D.木塊回到出發(fā)點時的速度大小p=245 m/s技巧總管處理圖像問題的思路會看：看圖時要能夠看出函數(shù)圖像所表達的物理意義，看出圖像中點、線、而及截距、斜率等的物理意 義，并由此切入解題.(2)會用：利用圖像法解題不僅思路清晰，而且過程簡單，方法巧妙.利用圖像法解題的關(guān)鍵在于建立物理 問題與物理圖像間的聯(lián)系，再根據(jù)有關(guān)物理規(guī)

6、律求解.(3)會聯(lián)系：同一物理過程在不同的物理圖像中的表現(xiàn)形式不同，但不同的物理圖像之間存在聯(lián)系.根據(jù)解 題的需要，會將同一物理過程的變化規(guī)律用不同的圖像表達出來.轉(zhuǎn)換圖像的關(guān)鍵是根據(jù)物理規(guī)律，明確 圖像間的相互聯(lián)系.知識要點三：動力學中的連接體問題1 .連接體兩個或兩個以上相互作用的物體組成的具有相同加速度的整體叫做連接體.如幾個物體會放在一起，或并排擠放在一起，或用繩子、細桿連在一起,此類問題涉及的研究對象至少為兩個，因而使問題變得較為復雜，能力要求也較高.2 .連接體問題的處理方法整體法與隔離法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個物體作為一個整體來分析 的方法將研究對象與周圍物體分隔開的方

7、法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng) 整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問題受力分析時不要再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作 用一般隔離受力較少的物體獸例今淅如圖所示，質(zhì)量為河的木箱放在光滑水平地而上,受到一水平恒力F的作用，木箱的頂部用細繩懸掛一質(zhì)量為次的小球，若想使細繩與豎直方向夾角為夕則恒力尸應為多大?/技巧總偌當物體各部分加速度相同且不涉及求內(nèi)力的情況,用整體法比較簡單；若涉及物體間相互作用力時必須用隔離法.整體法與隔離法在較為復雜的問題中常常需要有機地結(jié)合起來運用，這將會更快捷有效.知識點四動力學中的多過程問題的求解1 .當題目給出的物理過程較復雜，由多個過程組成時

8、，要明確整個過程由幾個子過程組成，將過程合理分段，找到相鄰過程的聯(lián)系點并逐一分析每個過程.聯(lián)系點：前一過程的末速度是后一過程的初速 度，另外還有位移關(guān)系等.2 .注意：由于不同過程中力發(fā)生了變化，所以加速度也會發(fā)生變化，所以對每一過程都要分別進行受力分 析，分別求加速度.（2019.2020學年昭陽月考）如圖所示，水平面與傾角8=37。的斜而在8處平滑相連，水平面上工8兩點間距離so=8m.質(zhì)量加=lkg的物體（可視為質(zhì)點）在F=6.5N的水平拉力作用下由X點從靜止開始 運動，到達8點時立即撤去F，物體將沿粗糙斜而繼續(xù)上滑（物體經(jīng)過3處時速率保持不變）.己知物體與水 平而及斜而間的動摩擦因數(shù)均

9、為0.25Q取lOniW, sin37o=0.6, cos 37。=0.8）求：物體在水平而上運動的加速度大小6：（2）物體運動到B處的速度大小股：技巧總轉(zhuǎn)（3）物體在斜面上運動的時間.對每一個子過程做好受力分析、運動分析并抓住速度這一過程與過程之間的橋梁.知識點五傳送帶模型如圖所示，傳送帶與地面之間的傾角6=37。，從4到8長度為16m,傳送帶以10 m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動.在傳送帶上端K無初速度地放一個質(zhì)量為0.5 kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為05求物體從乂運動到3所需的時間.（sin37o=0.6, cos37°=0.8）我們可以從比較物體速度與傳送帶速度（傳送帶速

10、度恒定）展開思維，思維導圖如圖所示:發(fā)生相對運動存在了滑，方向與物體相對"傳送帶的運動方向相反F動=0無相對運動（趨勢）r不存在fD物=&帶尸動F動maxF動 產(chǎn) f maxA.若傳送帶不動，則va=3m，s有相對運動趨勢 存在/管，方向與F動方向相反發(fā)生相對運動存在F滑，方向與 F動方向相反【練習】（多選）如圖所示，水平傳送帶乂、3兩端相距s=3.5m,工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.1.工件 滑上A端瞬時速度va=4 nvs,到達B端的瞬時速度設(shè)為切，則（）B.若傳送帶以速度y=4m，s逆時針勻速轉(zhuǎn)動，v5=3 iWsC.若傳送帶以速度，=2 m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動，vb=

11、3D.若傳送帶以速度，=4 m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動，v5=3 m/s知識點六滑塊一木板模型模型特點涉及兩個物體，并且物體間存在相對滑動.2.處理方法處理此類問題，受力分析和運動過程的分析是關(guān)鍵，必須弄清滑塊和木板的加速度、速度、位移關(guān)系，畫 好位移關(guān)系圖.加速度關(guān)系如果滑塊和木板之間沒有發(fā)生相對運動，可以用“整體法”求出它們一起運動的加速度：如果滑塊和木板之間 發(fā)生了相對運動，應采用“隔離法”分別求出滑塊和木板的加速度.應注意找出滑塊和木板之間是否發(fā)生相對 運動的隱含條件.(2)速度關(guān)系滑塊和木板之間發(fā)生相對運動時，分析速度關(guān)系，從而確定滑塊受到的摩擦力方向.應注意當滑塊和木板 的速度相同時，摩

12、擦力會發(fā)生突變.(3)位移關(guān)系滑塊和木板疊放在一起運動時，應仔細分析滑塊和木板的運動過程，認清對地位移和相對位移之間的關(guān) 系.這些關(guān)系就是解題過程中列方程所必需的關(guān)系.如圖所示，質(zhì)量河=1kg、長/=4m的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)4】=0.1,在木板的左端放置一個質(zhì)量機=1 kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)收=04 某時刻起在鐵塊上加一個水平向右的恒力尸=8 N,取g= 10 mi.試求：h / H“心川川川中川切勿山川用川川川)“山"(1)恒力產(chǎn)作用時木板和鐵塊的加速度大?。?2)當鐵塊運動到木板右端時，把鐵塊拿走，木板還能繼續(xù)滑行的距

13、離.通過本題，讓同學們掌握對于多過程板塊模型的分析方法.關(guān)鍵要理清木板和鐵塊各自在不同運動過程中的運動規(guī)律，結(jié)合牛頓第二定律和運動學公式，抓住它們的位移關(guān)系進行求解，知道加速度是聯(lián)系 力學和運動學的橋梁.知識要點七：實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，實驗原理和方法1 .探究方法一控制變量法 控制小車的質(zhì)量M不變，討論加速度。與力F的關(guān)系.控制硅碼和小盤的質(zhì)量不變，即力尸不變，改變小車的質(zhì)量跖討論加速度a與M的關(guān)系.2 .要測量的物理量 小車與其上祛碼的總質(zhì)量M用天平測出.(2)小車受的拉力廠一用天平測出小盤和盤內(nèi)硅碼的總質(zhì)量加，由尸算出.(3)小車的加速度a一通過打點計時器打出的紙帶測算出.3

14、 .測量加速度的方案(1)應用紙帶測加速度在運動物體上安裝一條連接打點計時器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點來測量加速度.前面所述的實驗方案 就是利用這種方法求取加速度的.它是根據(jù)在勻變速直線運動中，連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移之差Ax=a2 求出加速度.(2)應用勻變速運動規(guī)律求加速度如果物體做初速度為零的勻加速直線運動，那么，測量物體加速度最直接的辦法就是用刻度尺測量位移并用秒表測量時間，然后由。=聲算出.（3）應用加速度與位移成正比9y由于。=亍，如果測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移為XI、X2,則位移之比就是加速度之比,即：7=?- ai X2二、實驗器材打點計時器、紙帶、復

15、寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、硅碼、夾子、細繩、低壓交流電源、 導線、天平（帶有一套祛碼）、刻度尺.三、實驗步驟1 .用天平測出小車和重物的質(zhì)量分別為Mo、處并把數(shù)值記錄下來.2 .按圖將實驗器材安裝好（小車上不系繩）.3 .平衡摩擦力，在木板無滑輪的一端下而墊一薄木板，反復移動其位置，直到打點計時器正常工作后不掛 重物的小車在斜而上做勻速直線運動為止（紙帶上相鄰點間距相等）.4 .將重物通過細繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標 上號碼及此時所掛重物的重力mog.5 .保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復步驟4,多做幾次實驗，每次

16、小車從同一位置釋放， 并記錄好重物的重力wg、加密、以及計算出相應紙帶的加速度6 .保持托盤中所放重物的質(zhì)量不變，在小車上加放硅碼，并測出小車與所放硅碼的總質(zhì)量接通電源，放 開小車，用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標上號碼.7 .繼續(xù)在小車上加放硅碼，重復步驟6,多做幾次實驗，在每次得到的紙帶上標上號碼.8 .計算出每次實驗所得紙帶的加速度值及小車與硅碼的總質(zhì)量四、數(shù)據(jù)處理1 .計算法測得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通過計算看看是否滿足段=普、詈=器2 .圖象法(1)分析加速度和力的關(guān)系以加速度為縱坐標，以外力尸為橫坐標，作出關(guān)系圖象，如圖所示，由此得出結(jié)論.1(2)分析

17、加速度和質(zhì)量的關(guān)系,以加速度為縱坐標，以小車及祛碼的總質(zhì)量M或?qū)闄M坐標作出或小白關(guān)系圖象，如圖所示，據(jù) MM圖象可以得出結(jié)論.實驗結(jié)論：物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比.五、誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然誤 差質(zhì)量測量不準、計數(shù)點間距測量不 準多次測量求平均值小車所受拉力測量不準二準確平衡摩擦力二使細繩和紙帶平行于木板作圖不準使盡可能多的點落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)，誤差較大的點舍去系統(tǒng)誤 差小盤及重物的總重力代替小車所受 的拉力使小盤和重物的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量六、注意事項1 .平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和重物的質(zhì)量還

18、是改變小車 及硅碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力.2 .實驗中必須滿足小車和硅碼的總質(zhì)量遠大于小盤和重物的總質(zhì)量.只有如此，重物和小盤的總重力才可 視為與小車受到的拉力相等.3 .小車應靠近打點計時器且先接通電源再放手.4 .作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè).離直 線較遠的點是錯誤數(shù)據(jù)，舍去不予考慮.的關(guān)系”實驗.如圖甲所示為實驗裝置某組同學設(shè)計了“探究加速度。與物體所受合力尸及質(zhì)量簡圖，4為小車，3為電火花計時器，C為裝有細沙的小桶，。為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認 為細繩對小車的拉力尸等于細沙和小桶的總重量，小車運動的加速度。可用紙帶上打出的點求得.甲(1)如圖乙所示為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz.根據(jù)紙帶可求出電火花計時器打