高中物理人教版第四章牛頓運動定律單元測試（全國一等獎）

第四章牛頓運動定律章末總結(jié)【知識結(jié)構(gòu)】【知識梳理】1．牛頓第一定律(1)說明了物體不受外力時的運動狀態(tài)是勻速直線運動或靜止．由此可知，力不是維持物體運動的原因。(2)一切物體都有保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的特性——慣性。一切物體都具有慣性；慣性是物體的固有屬性；質(zhì)量是慣性大小的量度。(3)一切物體受外力時，都會改變原來的運動狀態(tài)，即外力是迫使物體改變運動狀態(tài)的原因。2．牛頓第二定律(1)采用控制變量法研究得出了加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系，即牛頓第二定律．(2)揭示了a與F、m的定量關(guān)系，特別是a與F的幾種特殊的對應關(guān)系：瞬時性、同向性、正比性、因果性、相對性、同體性．(3)牛頓第二定律進一步揭示了力與運動的關(guān)系，一個物體的運動情況決定于物體受力情況和初始狀態(tài)．(4)加速度是聯(lián)系受力情況和運動情況的橋梁，無論是由受力情況確定運動情況，還是由運動情況確定受力情況，都需求出加速度．3．牛頓第三定律“三個一樣”是指作用力和反作用力大小一樣，力的性質(zhì)一樣，力產(chǎn)生和消失的時刻及變化情況一樣．“兩個不一樣”是指作用力和反作用力的方向不一樣，作用對象即受力物體不一樣．另外還需注意區(qū)別一個力的反作用力和它的平衡力這兩個不同的概念．4．處理動力學兩類基本問題的方法（1）兩類問題已知受力情況求運動情況：先由牛頓第二定律求出a，再由運動學公式求運動情況．已知運動情況求受力情況：先由運動學公式求出a，再由牛頓第二定律求力．（2）解題關(guān)鍵抓住兩個分析：受力分析運動分析，建立物體運動的物理情景．（3）解題步驟確定研究對象，明確物理過程．分析研究對象的受力情況和運動情況，必要時畫出受力示意圖和過程示意圖．根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式列方程．合力的求解常用合成法或正交分解法，要特別注意公式中各矢量的方向及正負號的選擇．求解、檢驗，必要時需討論．5．平衡問題常用的方法（1）整體法與隔離法：是我們處理實際問題時常用的一種思維方法．整體法是把幾個物體組成的系統(tǒng)作為一個整體來分析，隔離法是把系統(tǒng)中的某個物體單獨拿出來研究．將整體法和隔離法相結(jié)合，靈活運用，有助于我們簡便解題．（2）圖解法：處理動態(tài)平衡時常用的方法，在三力平衡情況下，一個力大小方向固定，一個力方向固定，判斷第三個力大小變化及求極值情況特別方便．（3）數(shù)形結(jié)合：利用幾何圖形(直角三角形)、力的平行四邊形、力的矢量三角形等處理平衡問題．如相似三角形法．（4）正交分解法：通過建立直角坐標系，先沿x軸、y軸的方向分解力，然后再求合力．6．超重和失重問題（1）物體超重或失重的本質(zhì)不是重力增加了或減小了，而是物體對支持面的壓力或?qū)覓煳矬w的拉力大于或小于物體的實際重力．（2）物體處于完全失重狀態(tài)時，物體與重力有關(guān)的一些現(xiàn)象就會全部消失，比如：①與重力有關(guān)的一些儀器如天平、臺秤等不能再使用②豎直上拋的物體再也回不到地面③杯口向下時，杯中的水也不流出。【知識應用】一、整體法與隔離法的應用典型例題：如圖所示，箱子的質(zhì)量M＝5.0kg，與水平地面的動摩擦因數(shù)μ＝.在箱子頂處系一細線，懸掛一個質(zhì)量m＝0.1kg的小球，箱子受到水平恒力F的作用，使小球的懸線與豎直方向的擺角θ＝30°，試求力F的大?。?g取10m/s2)解析：對小球進行受力分析，小球受懸線的拉力FT和重力mg，如圖甲所示，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(FTsinθ＝ma,FTcosθ＝mg))對整體進行受力分析，如圖乙所示此時細繩對箱子的拉力和小球受的拉力對整體而言是內(nèi)力，因此不必考慮：則由牛頓第二定律得F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a即F＝(M＋m)(μg＋a)＝(M＋m)g(μ＋tanθ)≈N點評：(1)整體法和隔離法的選擇．求各部分加速度相同的連接體的加速度或合力時，優(yōu)先考慮“整體法”。如果還要求物體之間的作用力，再用隔離法，且一定從待求作用力的那個物體進行隔離。(2)在利用整體法和隔離法解決問題時，一定要把內(nèi)力和外力區(qū)分清楚。二、臨界和極值問題典型例題：如圖所示，兩個物塊A和B疊放在光滑水平面上，已知A的質(zhì)量mA＝4kg，B的質(zhì)量mB＝5kg，在A上施加一個水平力FA.當FA＝20N時，A、B間恰好開始發(fā)生相對運動．在撤去FA后，求：若要保持A、B間相對靜止，對B物塊能施加的最大水平力為多大？解析：依題意，在FA的作用下，A、B一起加速運動有相等的加速度．當A、B開始發(fā)生相對運動時，A、B系統(tǒng)的加速度為最大加速度，A對B的靜摩擦力FfAB即為最大靜摩擦力．由牛頓第二定律的比例式有，F(xiàn)A/(mA＋mB)＝FfAB/mB.①當對B施加一最大水平力FB時，A、B仍以共同的加速度運動，且這一加速度也為最大加速度，故B對A的靜摩擦力FfBA也為最大靜摩擦力，即有，F(xiàn)fBA＝FfAB.②同理可列出比例式：FB/(mA＋mB)＝FfBA/mA.③由①②③解得：FB＝mBFA/mA＝25N.點評：對此類題的分析要抓住臨界條件，再據(jù)牛頓第二定律求出加速度。另外本題也說明了牛頓第二定律的合外力與加速度是瞬時關(guān)系：加速度改變，彈力的大小、方向、作用點均改變。三、牛頓運動定律的綜合應用典型例題：在傾斜角為θ的長斜面上，一帶有風帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑，滑塊(連同風帆)的質(zhì)量為m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ、風帆受到向后的空氣阻力與滑塊下滑的速度v大小成正比，即f＝kv.滑塊從靜止開始沿斜面下滑的v－t圖象如圖所示，圖中的傾斜直線是t＝0時刻速度圖線的切線。(1)由圖象求滑塊下滑的最大加速度和最大速度的大小。(2)若m＝2kg，θ＝37°，g＝10m/s2，求出μ和k的值。(sin37°＝，cos37°＝解析：(1)由題圖可知滑塊做加速度減小的加速運動，最終可達最大速度vm＝2m/s，t＝0時刻滑塊的加速度最大，即為v－t圖線在O點的切線的斜率：a＝eq\f(v1－v0,t1)＝eq\f(3m/s