2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第4章運動和力的關(guān)系牛頓運動定律的三類典型問題課件

微專題(三)牛頓運動定律的三類典型問題類型一動力學的圖像問題歸納總結(jié)1.動力學圖像問題的類型：2．數(shù)形結(jié)合解決動力學圖像問題：(1)在圖像問題中,無論是讀圖還是作圖,都應(yīng)盡量先建立函數(shù)關(guān)系,進而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系；然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系讀取圖像信息或者描點作圖．(2)讀圖時,要注意圖線的起點、斜率、截距、折點以及圖線與橫坐標包圍的“面積”等所對應(yīng)的物理意義,盡可能多地提取解題信息．典例示范題型1動力學中的v

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t圖像例1

雨滴在高空形成后,由靜止開始沿豎直方向下落,雨滴受到空氣阻力的作用．當雨滴速度為v0時開始計時,其運動的v

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t圖像如圖所示,經(jīng)過時間t1,速度達到v1.假設(shè)在0～t1時間內(nèi)雨滴的質(zhì)量不變,則在0～t1時間內(nèi)(

)A．雨滴運動的加速度增大,雨滴受到的阻力逐漸增大B．雨滴運動的加速度減小,雨滴受到的阻力逐漸減小C．雨滴運動的加速度增大,雨滴受到的阻力逐漸減小D．雨滴運動的加速度減小,雨滴受到的阻力逐漸增大解析：v-t圖像切線斜率不斷減小,根據(jù)速度—時間圖像的斜率表示加速度可知,雨滴運動的加速度在減小．根據(jù)牛頓第二定律得mg－f阻＝ma,可知阻力在增大．答案：D

素養(yǎng)訓練1為了探究物體與斜面間的動摩擦因數(shù),某同學進行了如下實驗：取一質(zhì)量為m的物體,使其在沿斜面方向的推力作用下向上運動,如圖甲所示,通過力傳感器得到推力隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,通過頻閃照相處理后得出速度隨時間變化的規(guī)律如圖丙所示,若已知斜面的傾角α＝30°,重力加速度g取10m/s2.(1)求物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)求撤去推力F后,物體還能上升的距離(斜面足夠長)．

解題基本策略(1)問題的實質(zhì)是力與運動的關(guān)系,解題的關(guān)鍵在于弄清圖像的斜率、截距、交點、拐點、面積的物理意義．(2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對應(yīng)的函數(shù)方程式,進而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系,以便對有關(guān)物理問題作出準確判斷．

類型二連接體問題歸納總結(jié)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連接體．2．連接體的類型：(1)彈簧連接體．(2)物物疊放、擠壓連接體．(3)輕繩、輕桿連接體．3．處理連接體問題的方法方法研究對象選擇原則整體法將一起運動的物體系作為研究對象求解物體系整體的加速度和所受外力隔離法將系統(tǒng)中的某一物體為研究對象求解物體之間的內(nèi)力說明：有些題目既可用“整體法”,也可用“隔離法”,還有些題目則需要交替運用“整體法”與“隔離法”．典例示范例3

(多選)如圖所示,質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩物塊用輕繩連接,放在傾角為θ的斜面上,用始終平行于斜面向上的拉力F拉A,使它們沿斜面勻加速上升,A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ.為了增加輕繩上的張力,可行的辦法是(

)A．減小A物塊的質(zhì)量B．增大B物塊的質(zhì)量C．增大傾角θ

D．增大動摩擦因數(shù)μ

答案：AB素養(yǎng)訓練2兩質(zhì)量均為m的木塊A、B疊放在一起,靜置于水平面上,水平恒力F作用在A上,兩木塊一起運動,加速度大小為a1,如圖(a)所示．現(xiàn)取走木塊B,在木塊A上施加一方向豎直向下的恒力F1,F1＝mg(g為重力加速度)．木塊A仍在上述水平恒力F的作用下運動,加速度大小為a2,如圖(b)所示．下列關(guān)于a1和a2的關(guān)系,正確的是(

)A.a2＝2a1

B．a(chǎn)2＝a1C．a(chǎn)2＞2a1D．a(chǎn)1＜a2＜2a1解析：設(shè)A與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,對A和B的整體分析,由牛頓第二定律得F－μ·2mg＝2ma1；對A施加一壓力F1＝mg,由受力分析可知F－μ(F1＋mg)＝ma2,整理得μ·2mg＋2ma1－μ(mg＋mg)＝ma2,解得a2＝2a1.答案：A素養(yǎng)訓練3如圖甲所示,在粗糙的水平面上,質(zhì)量分別為mA和mB的物塊A、B用輕彈簧相連,兩物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)相同,它們的質(zhì)量之比mA∶mB＝2∶1.當用水平力F作用于B上且兩物塊以相同的加速度向右加速運動時(如圖甲所示),彈簧的伸長量為xA；當用同樣大小的力F豎直向上拉B且兩物塊以相同的加速度豎直向上運動時(如圖乙所示),彈簧的伸長量為xB,則xA∶xB等于(

)A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．3∶2答案：A

類型三動力學的臨界問題歸納總結(jié)1.臨界問題：某種物理現(xiàn)象(或物理狀態(tài))剛好要發(fā)生或剛好不發(fā)生的轉(zhuǎn)折狀態(tài)．2．關(guān)鍵詞語：在動力學問題中出現(xiàn)的“最大”“最小”“剛好”“恰能”等詞語,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．3．臨界問題的常見類型及臨界條件：常見類型臨界條件接觸與脫離兩物體相接觸(或脫離)的臨界條件是彈力為零相對靜止或相對滑動靜摩擦力達到最大靜摩擦力繩子斷裂與松弛(1)繩子所能承受的張力是有限的,繩子斷與不斷的臨界條件是實際張力等于它所能承受的最大張力；(2)繩子松弛的臨界條件是繩上的張力為零加速度最大與速度最大(1)當所受合力最大時,具有最大加速度；(2)當所受合力最小時,具有最小加速度；(3)當出現(xiàn)加速度為零時,物體處于臨界狀態(tài),對應(yīng)的速度達到最大值或最小值提醒：(1)兩接觸的物體分離之前的速度和加速度均相同．(2)兩物體分離瞬間的速度和加速度仍相同,但物體間的作用力為零．

典例示范例4

如圖所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的物塊A和木板B,A、B間的最大靜摩擦力為μmg,現(xiàn)用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度運動,求拉力F的最大值．解析：A、B兩物體恰好相對滑動時,由牛頓第二定律得：對A：μmg＝ma,對A、B系統(tǒng)：F＝(m＋2m)a,解得：F＝3μmg.答案：3μmg拓展遷移1

在[例4]中,若拉力F作用在A上,如圖所示,求拉力F的最大值．

解析：A、B兩物體恰好相對滑動時由牛頓第二定律得：對B：μmg＝2ma,對A、B系統(tǒng)：F＝(m＋2m)a,解得：F＝1.5μmg.答案：1.5μmg

答案：D素養(yǎng)訓練5

一彈簧一端固定在傾角為θ＝37°的光滑斜面的底端,另一端拴住質(zhì)量為m1＝4kg的物塊P,Q為一重物,已知Q的質(zhì)量為m2＝8kg,彈簧的質(zhì)量不計,勁度系數(shù)k＝600N/m,系統(tǒng)處于靜止,如圖所示,現(xiàn)給Q施加一個方向沿斜面向上的力F,使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速運動,已知在前0.2s時間內(nèi),F為變力,0.2s以后,F為恒力,求：力F的最大值與最小值．(sin37°＝0.6,g取10m/s2)

解決臨界問題的基本思路(1)認真審題,詳盡分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個階段)．(2)尋找過程中變化的物理量．(3)探索物理量的變化規(guī)律．(4)確定臨界狀態(tài),分析臨界條件,找出臨界關(guān)系．1.質(zhì)量為0.8kg的物體在一水平面上運動,如圖所示,a、b分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時的v-t圖線,則拉力和摩擦力之比為(

)A．9∶8

B．3∶2C．2∶1D．4∶3

答案：B

答案：BC

3．某同學為了研究物體下落過程的特點,設(shè)計了如下實驗：將兩本書A、B從高樓樓頂放手讓其落下,兩本書下落過程中沒有翻轉(zhuǎn)和分離,由于受到空氣阻力的影響,其v-t圖像如圖乙所示,虛線在P點與速度圖線相切,已知mA＝2kg,mB＝2kg,g取10m/s2.由圖可知(

)A．0～2s內(nèi),A、B的平均速度等于4.5m/sB．t＝2s時,A、B受到的空氣阻力大小等于25NC．t＝2s時,A對B的壓力大小等于16ND．下落過程中A對B的壓力不變答案：C

4．(多選)如圖甲所示,物塊的質(zhì)量m＝1kg,初速度v0＝10m/s,在一水平向左的力F作用下從O點沿粗糙的水平面向右運動,某時刻后力F突然反向,大小不變,整個過程中物塊速度的平方隨位置變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,g取10m/s2.下列說法中正確的是(

)A.0～5s內(nèi)物塊做勻減速運動B．在t＝1s時刻,力F反向C．力F大小為10ND．物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.3答案：BD

解析：(1)小車向右勻速運動時,小球隨之一起勻速運動,