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專題03運(yùn)動和力的關(guān)系-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)知識清單專題03運(yùn)動和力的關(guān)系常考考點(diǎn)真題舉例\o"牛頓第二定律求瞬時(shí)突變問題"\t"/gzwl/zsd41944/_blank"牛頓第二定律求瞬時(shí)突變問題2024·湖南·高考真題\o"細(xì)繩或彈簧相連的連接體問題"\t"/gzwl/zsd41944/_blank"細(xì)繩或彈簧相連的連接體問題2024·全國·高考真題牛頓第三定律2024·遼寧·高考真題超重和失重2024·浙江·高考真題①掌握牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性并能夠解析日常生活中的現(xiàn)象;②掌握牛頓第二定律的內(nèi)容,能夠運(yùn)動表達(dá)式進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和計(jì)算;③掌握牛頓第三定律,能夠區(qū)分一對相互作用力和一對平衡力;④理解牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用,掌握兩類基本動力學(xué)問題的內(nèi)容并學(xué)會分析和計(jì)算,掌握超重和失重的內(nèi)容并學(xué)會分析和計(jì)算,掌握幾個(gè)重要的模型。TOC\o"1-2"\h\u核心考點(diǎn)01牛頓第一定律 一、力與運(yùn)動關(guān)系的認(rèn)識 3二、牛頓第一定律 3三、慣性 4核心考點(diǎn)02牛頓第二定律 4一、牛頓第二定律 5二、牛頓第二定律的解題方法 6三、三種模型瞬時(shí)加速度的求解方法 6核心考點(diǎn)03牛頓第三定律 7一、作用力與反作用力 7二、牛頓第三定律 7三、一對相互作用力和一對平衡力的比較 8核心考點(diǎn)04牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用 9一、兩類基本動力學(xué)問題 9二、超重和失重 10三、等時(shí)圓模型 11四、板塊模型 12五、連接體模型 13六、傳送帶模型 14七、動力學(xué)圖像 18核心考點(diǎn)01牛頓第一定律一、力與運(yùn)動關(guān)系的認(rèn)識1、不同物理學(xué)家的觀點(diǎn)物理學(xué)家對力與運(yùn)動的貢獻(xiàn)研究方法評價(jià)亞里士多德力是維持物體運(yùn)動的原因。依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)得出,但是沒有對這些物理現(xiàn)象進(jìn)行深入的分析。伽利略力不是維持物體運(yùn)動的原因。根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)和邏輯推理得到研究方法:設(shè)計(jì)理想斜面實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、經(jīng)過邏輯推理得到結(jié)論,這是一種科學(xué)的研究方法。笛卡爾運(yùn)動中的物體沒有受到力的作用,那它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動,既不會停下來,也不偏離原來的方向,為牛頓第一定律的建立奠定了基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)演繹法對伽利略的科學(xué)推理進(jìn)行補(bǔ)充:慣性運(yùn)動的直線性。2、伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)小球沿斜面A點(diǎn)從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動,小球?qū)L上另一斜面,如下圖所示:推理1:如果沒有摩擦,小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度C點(diǎn)處;推理2:減小第二個(gè)斜面的傾角,例如上圖中的BD和BE,小球仍從A點(diǎn)靜止釋放,最終將達(dá)到原來的高度D點(diǎn)處和E點(diǎn)處,不過它要運(yùn)動得遠(yuǎn)一些;推理3:若將第二個(gè)斜面放平,如上圖BF,小球無法到達(dá)原來的高低,它將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。結(jié)論:力不是維持物體運(yùn)動的原因。【注意】理想實(shí)驗(yàn)并非真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn),是在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上采用科學(xué)的抽象思維來展開的實(shí)驗(yàn),是人們在思想上塑造的理想過程。二、牛頓第一定律1、內(nèi)容一切物體總保持狀態(tài)或狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。物體這種保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做。牛頓第一定律也被叫作慣性定律。2、揭示的內(nèi)容除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)這句話指出力不是維持物體運(yùn)動的原因,而是改變物體運(yùn)動的原因,也就是說明力是產(chǎn)生加速度的原因。物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,包括以下三種:大小發(fā)生改變,不變;速度方向發(fā)生改變,大小不變;速度大小和方向都發(fā)生改變。運(yùn)動狀態(tài)的改變其實(shí)就是速度發(fā)生改變,只要有運(yùn)動狀態(tài)就一點(diǎn)發(fā)生改變。指出了理想化的狀態(tài):不受外力的狀態(tài),實(shí)際上是不存在的。在實(shí)際情況中,如果物體所受到的幾個(gè)力的合力為零時(shí),其運(yùn)動效果就跟不受外力是等價(jià)的?!咀⒁狻颗nD第一定律不是實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)出來的,是在牛頓以伽利略的理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加之高度的抽象思維概括總結(jié)出來的,不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證,因此它不是實(shí)驗(yàn)定律。3、慣性參考系和非慣性參考系慣性參考系:牛頓第一定律的適用范圍,靜止或者勻速直線運(yùn)動的參考系都可以看成慣性參考系,一般選為參考系。非慣性參考系:牛頓第一定律不適用,加速或者變速的參考系,比如加速運(yùn)動的汽車就是非慣性參考系。三、慣性1、定義物體具有保持原來狀態(tài)或狀態(tài)的性質(zhì)。2、對慣性的理解慣性的大小的唯一量度為,它放映的是物體改變運(yùn)動狀態(tài)的程度。是物體的固有屬性,一切物體在任何情況下在任何情況下都有慣性,與物體的運(yùn)動情況、受力情況、所處的位置等因素均無關(guān)。【注意】慣性不是力,與力無關(guān),不能說“產(chǎn)生了慣性”、“受到慣性力”等。慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,即慣性越大,運(yùn)動狀態(tài)越難改變;而力是力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,即力越大,運(yùn)動狀態(tài)越易改變。慣性與牛頓第一定律是有區(qū)別的,慣性是物體保持原有運(yùn)動狀態(tài)不變的一種性質(zhì),而慣性定律是反映物體在一定條件下的運(yùn)動規(guī)律。3、慣性的表現(xiàn)形式慣性的表現(xiàn)形式:保持“原狀”。物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí),慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運(yùn)動狀態(tài)不變,即靜止或勻速直線運(yùn)動。慣性的表現(xiàn)形式:反抗“改變”。物體受到外力時(shí),慣性表現(xiàn)為運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度。物體慣性越大,物體的運(yùn)動狀態(tài)越難改變;物體的慣性小,物體的運(yùn)動狀態(tài)越易改變。核心考點(diǎn)2牛頓第二定律一、牛頓第二定律1、內(nèi)容物體的加速度跟所受的成正比、跟物體的成反比?!咀⒁狻考铀俣鹊姆较蚋贤饬Φ姆较蛳嗤?。2、表達(dá)式F=。3、物理意義將力、加速度和質(zhì)量直接的數(shù)量關(guān)系確定下來;將物體所受合外力與運(yùn)動情況通過簡單的正比關(guān)系聯(lián)系起來;說明加速度的方向與引起這個(gè)加速度的合外力的方向相同。4、適用條件只適用于慣性參考系(相對地面靜止或勻速直線運(yùn)動的參考系);只適用于物體(相對于分子、原子)、運(yùn)動(遠(yuǎn)小于光速)的情況。5、五種特性因果性力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。矢量性F=ma是一個(gè)矢量式,應(yīng)用時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向。獨(dú)立性①作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵循牛頓第二定律;②物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和;③力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵循牛頓第二定律,即Fx=max,F(xiàn)y=may。瞬時(shí)性某一時(shí)刻的加速度只決定于這一時(shí)刻的合外力,跟這一時(shí)刻前后的合外力無關(guān)。a和F同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消亡。同體性加速度、合外力和質(zhì)量是對應(yīng)于同一個(gè)物體的。6、對牛頓第二定律的理解合外力與無關(guān),與有關(guān),有力必有,合外力為零時(shí),加速度為零,但此時(shí)速度不一定為零,同樣速度為零時(shí),加速度不一定為零,即合外力不一定為零。合力與速度同向時(shí),物體做加速運(yùn)動,反之減速。a=eq\f(F,m)是加速度的決定式,它揭示了物體產(chǎn)生加速度的原因及影響物體加速度的因素。物體的加速度的方向與物體所受的合外力是瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系,即a與合力F方向總是相同。力與運(yùn)動的關(guān)系:物體受力作用,引起運(yùn)動狀態(tài)變化,運(yùn)動狀態(tài)的改變即物體速度發(fā)生變化(速度大小或方向變化),從而產(chǎn)生加速度。加速度與力有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系,加速度隨力的變化而變化;速度的改變需經(jīng)歷一定的時(shí)間,不能突變,而加速度可以突變?!咀⒁狻颗nD第一定律揭示了物體具有的固有屬性——慣性,定義了慣性系,在該慣性系下牛頓第二定律才成立,給出了力、加速度和質(zhì)量的定量關(guān)系。在因果關(guān)系上,牛頓第一定律僅指出了因果的定性關(guān)系,第二定律進(jìn)一步明確了因果的定量關(guān)系。牛頓第一定律為牛頓第二定律的成立提供了成立的條件,牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例,因?yàn)榕nD第一定律不是從牛頓第二定律中導(dǎo)出的。牛頓第一定律和第二定律都提出了力的概念,但是沒有給出力一個(gè)明確的描述,牛頓第三定律明確提出力十物體與物體之間的相互作用,并指出他們是對稱地作用在兩個(gè)不同物體上。7、牛頓第二定律的獨(dú)立性原理物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí),每個(gè)力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度,就像其他力不存在一樣,這個(gè)性質(zhì)叫做力的獨(dú)立作用原理。8、力的單位根據(jù)F=kma知k=F/ma,k的大小由F、m、a三者所取的單位共同決定,三者取不同單位時(shí),k的數(shù)值不同,在國際單位制中k=1。由此可知,在應(yīng)用公式F=ma進(jìn)行計(jì)算時(shí),F(xiàn)、m、a三者的單位必須統(tǒng)一取國際單位制中相應(yīng)的單位。國際單位制中的基本單位有、、。1N的物理意義:使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N,即1N=1kg·m/s2。9、牛頓運(yùn)動定律的解題步驟①明確研究對象,根據(jù)問題的需要和解題的方便,選出研究對象,可以是單獨(dú)的一個(gè)物體,也可以是一個(gè)整體。②對研究對象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動狀態(tài)分析,畫出受力示意圖和運(yùn)動過程圖。③建立坐標(biāo)系,選取正方向,根據(jù)牛頓第二定律列方程。④統(tǒng)一單位,取國際單位制,代入數(shù)值求解。⑤對結(jié)果進(jìn)行討論,檢查所得結(jié)果是否符合實(shí)際情況,舍去不合理的解。二、牛頓第二定律的解題方法合成法:當(dāng)物體受兩個(gè)力作用而產(chǎn)生加速度時(shí),應(yīng)用合成法比較簡單。應(yīng)用平行四邊形定則求出這兩個(gè)力的合力,再由牛頓第二定律求出物體的加速度。F=QUOTE+QUOTEa=F/m先求出每個(gè)分力產(chǎn)生的加速度,再用平行四邊形定則求合加速度。QUOTE=mQUOTE,QUOTE=mQUOTEa=ax+ay正交分解法:將矢量分解在兩個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸上的方法,物體在受到三個(gè)或者三個(gè)以上的不在同一直線上的力的作用時(shí),一般用正交分解法。以加速度QUOTE的方向?yàn)镼UOTE軸的正方向建立直角坐標(biāo)系,將物體所受的各個(gè)力分解到QUOTE軸和QUOTE軸上,分別得到QUOTE軸和QUOTE軸上的合力QUOTE和QUOTEQUOTE=maQUOTE=0若物體受幾個(gè)相互垂直的力的作用,應(yīng)用牛頓第二定律求解時(shí),分解的力太多,就會比較煩瑣,所以在建立直角坐標(biāo)系時(shí),可根據(jù)物體的受力情況,使盡可能多的力落在兩坐標(biāo)軸上,分解加速度QUOTE得QUOTE和QUOTE。QUOTE=mQUOTEQUOTE=mQUOTE三、三種模型瞬時(shí)加速度的求解方法模型受力特點(diǎn)輕繩不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力,剪斷后彈力立即消失,不需要時(shí)間恢復(fù)形變。輕桿輕桿的彈力不一定沿著桿,具體方向與物體的運(yùn)動狀態(tài)和連接方式有關(guān);桿可以對物體產(chǎn)生拉力,也可以對物體產(chǎn)生推力;當(dāng)輕桿的一端連著轉(zhuǎn)軸或鉸鏈時(shí)彈力一定沿著桿。輕彈簧形變量大,其恢復(fù)形變需要較長時(shí)間,在瞬時(shí)性問題中輕彈簧的彈力大小往往可以看成保持不變。唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力,設(shè)牛用大小相等的拉力唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力,設(shè)牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁,F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為和,,如圖所示,忽略耕索質(zhì)量,耕地過程中,下列說法正確的是(
)A.耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大B.耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大C.曲轅犁勻速前進(jìn)時(shí),耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力D.直轅犁加速前進(jìn)時(shí),耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力核心考點(diǎn)3牛頓第三定律一、作用力與反作用力1、定義兩個(gè)物體之間的作用總是的。當(dāng)一個(gè)物體對另一個(gè)物體施加了力,后一個(gè)物體一定同時(shí)對前一個(gè)物體也施加了力。物體間相互作用的這一對力,通常叫做力和力。作用力和反作用力總是互相依賴、同時(shí)存在的。我們可以把其中任何一個(gè)力叫做作用力,另一個(gè)力叫做反作用力?!咀⒁狻竣僮饔昧头醋饔昧Ψ謩e作用在不同的物體上,一個(gè)物體既是施力物體同時(shí)也是受力物體;②物體間力的作用總是相互的,力是成對出現(xiàn)的,一對相互作用力中作用力和反作用力是相對而言的;③作用力與反作用力總是互相依存、同時(shí)存在的。二、牛頓第三定律1、內(nèi)容兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是相等,相反,作用在直線上?!咀⒁狻俊翱偸恰倍终f明對于任何物體,在任何情況下牛頓第三定律都是成立的。與物體的大小、形狀無關(guān);與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān);與有另外的物體相互作用的無關(guān)。作用力和反作用力是同時(shí)產(chǎn)生和同時(shí)消失的。2、表達(dá)式F=-F',負(fù)號表示F'與F的方向相反。3、物理意義揭示了力的作用的相互性,兩個(gè)物體間只要有相互作用就一定會出現(xiàn)一對作用力和反作用力。4、性質(zhì)同時(shí)性作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失。其中一個(gè)產(chǎn)生或消失,則另一個(gè)必然同時(shí)產(chǎn)生或消失相互性作用力和反作用力總是相互的,兩者總是成對出現(xiàn),性質(zhì)是相同的。例如如果作用力為彈力,則反作用力一定也是彈力。異體性作用力和反作用力分別作用在彼此相互作用的兩個(gè)物體上。5、正確認(rèn)識作用力和反作用力的2個(gè)技巧①抓住特點(diǎn):無論物體的運(yùn)動狀態(tài)、力的作用效果如何,作用力和反作用力總是等大、反向和作用在同一條直線上。②明確力的作用點(diǎn):要區(qū)別作用力和反作用力與平衡力,最直觀的方法是看作用點(diǎn)的位置,一對平衡力的作用點(diǎn)在同一物體上,作用力和反作用力的作用點(diǎn)在兩個(gè)物體上。【注意】當(dāng)將A物體作為研究對象無法求解結(jié)果時(shí),可以選與A相互作用的物體B為研究對象進(jìn)行求解的方法,該方法往往用到牛頓第三定律。適用情景:難于分析或求解物體的某個(gè)力時(shí),根據(jù)牛頓第三定律可以把對這個(gè)力的分析和求解轉(zhuǎn)化為分析和求解它的反作用力。例如,求放在水平桌面上的物體對桌面的壓力,可以通過物體的受力情況求出桌面對物體的支持力,再用牛頓第三定律求得物體對桌面的壓力。三、一對相互作用力和一對平衡力的比較一對相互作用力一對平衡力不同點(diǎn)分別作用在兩個(gè)不同的物體上作用在同一物體上力的性質(zhì)相同力的性質(zhì)不一定相同具有同時(shí)性不一定具有同時(shí)性不可單獨(dú)存在,是一種相互依存的關(guān)系。沒有依存關(guān)系,當(dāng)其中一個(gè)力撤掉,另一個(gè)力可以依然存在。不能求合力(效果不能抵消)能求合力(效果能抵消)相同點(diǎn)大小相等,方向相反,作用在同一條直線上電動平衡車,又叫體感車、思維車、攝位車等。是現(xiàn)代人用來作為代步工具,休閑娛樂的一種新型的綠色環(huán)保的產(chǎn)物。如圖所示,一個(gè)人站在“電動平衡車”上在水平地面上沿直線前進(jìn),不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()
A.“電動平衡車”勻速行駛時(shí),車對人的摩擦力是人前進(jìn)的動力B.“電動平衡車”勻速行駛時(shí),車對人的作用力方向是豎直向上的C.“電動平衡車”加速行駛時(shí),車對人的作用力大于人對車的作用力D.人從“電動平衡車”跳起后,上升過程處于超重狀態(tài),下降過程處于失重狀態(tài)核心考點(diǎn)4牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用一、兩類基本動力學(xué)問題1、類型①由情況確定物體的運(yùn)動情況;②由情況確定物體的受力情況。2、解題的基本思路以加速度為橋梁,由運(yùn)動學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解??捎萌缦驴驁D來表示:【注意】應(yīng)抓住受力情況和運(yùn)動情況之間聯(lián)系的橋梁——加速度。兩個(gè)分析:物體的受力情況分析和運(yùn)動過程分析。如果題目給出的物理問題是比較復(fù)雜的問題,應(yīng)該明確整個(gè)物理現(xiàn)象是由哪幾個(gè)物理過程組成的,找出相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn),再分別研究每一個(gè)物理過程。在畫受力示意圖和運(yùn)動過程圖中應(yīng)注明力、速度、加速度的符號和方向,對每一個(gè)力都明確施力物體和受力物體,以免分析力時(shí)有所遺漏或無中生有。如果物體做直線運(yùn)動,一般將力沿運(yùn)動方向和垂直于運(yùn)動方向進(jìn)行分解。如果要求解物體的加速度,一般要沿加速度方向分解力;如果要求解某一個(gè)力,一般可沿該力的方向分解加速度。二、超重和失重1、超重、失重和完全失重類型定義產(chǎn)生條件超重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象。物體具有向上的加速度。失重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象。物體具有向下的加速度。完全失重物體對支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)等于零的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象。物體的加速度a=g,方向豎直向下。2、實(shí)重和視重實(shí)重:物體所受的重力。視重:當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺秤上時(shí),彈簧測力計(jì)或臺秤的稱為視重。視重大小等于彈簧測力計(jì)所受物體的拉力或臺秤所受物體的壓力。視重大于實(shí)重為超重;視重小于實(shí)重為失重;視重為0為完全失重。3、對超重和失重的理解發(fā)生超重和失重時(shí),物體的重力沒有變化,只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┳兇蠡蜃冃×?。超重、失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是物體的實(shí)重與視重相比發(fā)生了變化而已?!咀⒁狻课矬w發(fā)生超重和失重時(shí)的運(yùn)動狀態(tài):類型受力分析加速度方向視重運(yùn)動狀態(tài)超重在豎直方向上有F-mg=ma則F=mg+ma>mg向上F=mg+ma物體可能是向上加速運(yùn)動或向下減速運(yùn)動。失重在豎直方向上有mg-F=ma,則F=mg-ma<mg向下F=mg-ma物體可能是向下加速運(yùn)動或向上減速運(yùn)動。完全失重F=0,加速度a=g豎直向下F=0宇宙飛船等航天器進(jìn)入軌道后,其中的人和物將處于失重狀態(tài)。盡管物體的加速度不是豎直方向,但只要其加速度在豎直方向上有分量,物體就會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)。物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)只取決于加速度的方向,與速度沒有關(guān)系。在完全失重的狀態(tài)下,一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失,如天平失效等。4、超重和失重的判斷方法速度變化角度物體向上加速或向下減速時(shí)為超重;物體向下加速或向上減速時(shí)為失重。加速度的角度物體具有向上的加速度時(shí)為超重;具有向下的加速度時(shí)為失重。受力的角度物體受到向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)為超重;物體受到向上的拉力(或支持力)小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)。港珠澳大橋工程的技術(shù)及設(shè)備規(guī)模創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄,被譽(yù)為“超級大國的超級工程”。建造大橋過程中最困難的莫過于沉管隧道的沉放和精確安裝,每節(jié)沉管隧道質(zhì)量約8萬噸,超過了一臺中型航母的質(zhì)量。若將該沉管在向下沉放過程中看成是減速運(yùn)動,關(guān)于此過程,下列說法正確的是()港珠澳大橋工程的技術(shù)及設(shè)備規(guī)模創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄,被譽(yù)為“超級大國的超級工程”。建造大橋過程中最困難的莫過于沉管隧道的沉放和精確安裝,每節(jié)沉管隧道質(zhì)量約8萬噸,超過了一臺中型航母的質(zhì)量。若將該沉管在向下沉放過程中看成是減速運(yùn)動,關(guān)于此過程,下列說法正確的是()A.沉管所受的合外力為0B.沉管所受合外力不為0,且方向向下C.該沉管處于超重狀態(tài)D.該沉管處于失重狀態(tài)三、等時(shí)圓模型1、模型條件多條相交的傾斜光滑軌道,質(zhì)點(diǎn)由靜止開始從軌道的一端滑到另一端。2、模型示意圖3、頂點(diǎn)設(shè)置上端相交:交點(diǎn)為圓的最高點(diǎn);下端相交:交點(diǎn)為圓的最低點(diǎn)。4、作等時(shí)圓過頂點(diǎn)作豎直線,作以某軌道為弦圓心在豎直線上的圓。5、分析模型分析圖例圓周內(nèi)同頂端的斜面在豎直面內(nèi)的同一個(gè)圓周上,各斜面的頂端都在豎直圓周的最高點(diǎn),底端都落在該圓周上。由2R·sinθ=eq\f(1,2)·gsinθ·t2,可推得t1=t2=t3。圓周內(nèi)同底端的斜面在豎直面內(nèi)的同一個(gè)圓周上,各斜面的底端都在豎直圓周的最低點(diǎn),頂端都源自該圓周上的不同點(diǎn)。由2R·sinθ=eq\f(1,2)·gsinθ·t2,可推得t1=t2=t3。雙圓周內(nèi)斜面在豎直面內(nèi)兩個(gè)圓,兩圓心在同一豎直線上且兩圓相切。各斜面過兩圓的公共切點(diǎn)且頂端源自上方圓周上某點(diǎn),底端落在下方圓周上的相應(yīng)位置。由2R·sinθ=eq\f(1,2)·gsinθ·t2,可推得t1=t2=t3。6、拓展模型分析圖例等高斜面由L=eq\f(1,2)at2,a=gsinθ,L=eq\f(h,sinθ),可得t=eq\f(1,sinθ)eq\r(\f(2h,g)),可知傾角越小,時(shí)間越長,如右圖中t1>t2>t3。同底斜面由L=eq\f(1,2)at2,a=gsinθ,L=eq\f(d,cosθ),可得t=eq\r(\f(4d,gsin2θ)),可見θ=45°時(shí)時(shí)間最短,如右圖中t1=t3>t2。如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy,該平面內(nèi)有AM、BM、CM三條光滑固定軌道,其中B、C兩點(diǎn)處于同一個(gè)圓上,C是圓上任意一點(diǎn),B、M分別為此圓與y軸、x軸的切點(diǎn),A點(diǎn)在y軸上且∠AMO=60°,O'為圓心,現(xiàn)將a、b、c三個(gè)小球分別從A、B、C點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放,它們將沿軌道運(yùn)動到M點(diǎn),所用時(shí)間分別為、、,則()A.<<B.=<C.>=D.由于C點(diǎn)的位置不確定,故無法比較時(shí)間大小關(guān)系四、板塊模型1、模型特點(diǎn)滑塊放置于長木板上,滑塊和木板均相對地面或者斜面運(yùn)動,且滑塊和木板在摩擦力的作用下發(fā)生相對滑動。2、模型示意圖3、模型中的木板長度當(dāng)滑塊從木板的一端運(yùn)動到另一端的過程中,并且滑塊和木板同向運(yùn)動,則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長度;當(dāng)滑塊從木板的一端運(yùn)動到另一端的過程中,并且滑塊和木板反向運(yùn)動,則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長度。4、分析思路 狀態(tài)板、塊速度不相等板、塊速度相等瞬間板、塊共速運(yùn)動方法隔離法假設(shè)法整體法步驟對滑塊和木板進(jìn)行隔離分析,弄清每個(gè)物體的受力情況與運(yùn)動過程。假設(shè)兩物體間無相對滑動,先用整體法算出一起運(yùn)動的加速度,再用隔離法計(jì)算滑塊的摩擦力Ff;比較Ff與最大靜摩擦力Ffm的關(guān)系,若Ff>Ffm,則發(fā)生相對滑動。將滑塊和木板看成一個(gè)整體,對整體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動過程分析。臨界條件①板、塊速度達(dá)到相等的瞬間,摩擦力可能發(fā)生突變②當(dāng)木板的長度一定時(shí),滑塊可能從木板滑下,恰好滑到木板的邊緣達(dá)到共同速度(相對靜止)是滑塊滑離木板的臨界條件。原理時(shí)間及位移關(guān)系式、運(yùn)動學(xué)公式、牛頓運(yùn)動定律等?;瑝K和滑板的位移都是相對地的位移。求解中更應(yīng)注意聯(lián)系兩個(gè)過程的紐帶,每一個(gè)過程的末速度是下一個(gè)過程的初速度。五、連接體模型1、連接體兩個(gè)(或兩個(gè)以上)物體組成的系統(tǒng),我們稱之為連接體。連接體的加速度通常是相同的,但也有不同的情況,如一個(gè)靜止、一個(gè)運(yùn)動。2、類型類型圖例物物連接體輕桿連接體彈簧連接體輕繩連接體6、解題方法方法內(nèi)容選取原則隔離法當(dāng)問題涉及幾個(gè)物體時(shí),常常將這幾個(gè)物體“隔離”開來,對它們分別進(jìn)行受力分析,根據(jù)其運(yùn)動狀態(tài),應(yīng)用牛頓第二定律或平衡條件列式求解。特別是問題涉及物體間的相互作用時(shí),隔離法是一種有效的解題方法。若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且不需要求物體之間的作用力。整體法將相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體看成一個(gè)整體(系統(tǒng))作為研究對象,去尋找未知量與已知量之間的關(guān)系的方法稱為整體法。若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同,或者需要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力。說明:若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且需要求物體之間的作用力,則可以先用整體法求出加速度,然后再用隔離法選取合適的研究對象,應(yīng)用牛頓第二定律求作用力。對較復(fù)雜的問題,通常需要多次選取研究對象,交替應(yīng)用整體法與隔離法才能求解。7、解題思路①先用整體法求加速度,再用隔離法求物體間的作用力;②求內(nèi)力時(shí),先用整體法求加速度,再用隔離法求物體間的作用力;③求外力時(shí),先用隔離法求加速度,再用整體法求整體受到的外加作用力。如圖,質(zhì)量分別為如圖,質(zhì)量分別為M、m的兩個(gè)木塊A、B通過輕彈簧連接,木塊A放在水平桌面上,木塊B用輕繩通過定滑輪在力F的作用下整體恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),繩與水平方向成角.不計(jì)滑輪與繩間的摩擦.則下列正確的是(
)A.木塊A對桌面的壓力B.木塊A與桌面之間的動摩擦因數(shù)C.彈簧與水平方向的夾角的正切值D.彈簧的彈力大小為六、傳送帶模型1、定義一個(gè)物體以速度v0(v0≥0)在另一個(gè)勻速運(yùn)動的物體上運(yùn)動的力學(xué)系統(tǒng)可看成傳送帶模型。2、特征物塊和傳送帶之間的運(yùn)動通過摩擦力聯(lián)系起來。3、模型圖例4、分析的關(guān)鍵這類問題涉及靜摩擦力和滑動靜摩擦力之間的變換,特別注意摩擦力的突變和物體運(yùn)動狀態(tài)的變化;區(qū)別相對地面的位移和二者之間的相對位移;有水平傳送帶與傾斜傳送帶兩種;題型按轉(zhuǎn)向分為物體和傳送帶同向運(yùn)動以及物體和傳送帶反向運(yùn)動兩種。5、水平傳送帶水平傳送帶有三種運(yùn)動的情景,如下表所示:運(yùn)動情景圖例滑塊可能的運(yùn)動情況滑塊輕放傳送帶較短時(shí),滑塊可能一直加速。傳送帶較長時(shí),滑塊可能先加速后勻速。滑塊輕放到傳送帶上,受到水平向右的摩擦力,即,則加速度,滑塊向右做勻加速直線運(yùn)動。當(dāng)滑塊加速到速度等于傳送帶速度時(shí),兩者相對靜止,摩擦力消失,滑塊和傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動?;瑝K在達(dá)到最大速度之前運(yùn)動的時(shí)間為,位移為,而傳送帶的位移為:。我們設(shè)傳送帶的長度為L,當(dāng)時(shí),滑塊先加速后勻速;當(dāng)時(shí),滑塊恰好完成加速;當(dāng)時(shí),行李一直做勻加速?;瑝K與傳送帶同向當(dāng)v0>v時(shí),若傳送帶較短,物塊到達(dá)另一端時(shí)二者速度仍未相等,則一直減速;若傳送帶較長,滑塊先減速,減速到與傳送相同的速度時(shí),兩者以相同的速度運(yùn)動,即滑塊先減速后加速。當(dāng)v0=v時(shí),物塊在傳送帶上做勻速直線運(yùn)動。當(dāng)v0<v時(shí),若傳送帶較短,物塊到達(dá)另一端時(shí)二者速度仍未相等,則一直加速;若傳送帶較長,滑塊先加速,加速到與傳送相同的速度時(shí),兩者以相同的速度運(yùn)動,則滑塊先加速后勻速?;瑝K與傳送帶反向當(dāng)傳送帶的長度時(shí)(是滑塊減速為零的位移),滑塊所受的摩擦力水平向左,則一直減速到最右端;當(dāng)傳送帶的長度,且,滑塊先向右減速,再向左加速,到達(dá)最左端時(shí)的速度仍為,方向向左(相當(dāng)于向右運(yùn)動的逆過程);當(dāng)傳送帶的長度,且,滑塊先向右減速,再向左加速,當(dāng)加速到與傳送帶相同的速度時(shí),與傳送帶共速,一起向左運(yùn)動,速度為?!咀⒁狻壳蠼馑絺魉蛶栴}的關(guān)鍵在于對物體所受的摩擦力進(jìn)行正確的分析判斷。物體與傳送帶剛好保持相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。計(jì)算物體與傳送帶間的相對路程時(shí)有以下兩種情況:當(dāng)物體與傳送帶同向運(yùn)動,則相對路程為Δs=|s傳-s物|;當(dāng)物體與傳送帶反向運(yùn)動,則相對路程為Δs=|s傳|+|s物|。判斷摩擦力時(shí)要注意比較物體的運(yùn)動速度與傳送帶的速度,也就是分析物體在運(yùn)動位移x(對地)的過程中速度是否和傳送帶速度相等。摩擦力突變的時(shí)刻是物體的速度與傳送帶速度相等的時(shí)刻。當(dāng)物塊輕放在勻加速啟動的水平傳送帶上時(shí),它們是否發(fā)生相對滑動取決于動摩擦因數(shù)與傳送帶加速度a0的大?。寒?dāng)μ*g<a0,物塊將跟不上傳送帶的運(yùn)動,此時(shí)物塊相對于傳送帶向后運(yùn)動,但是物塊相對地面是向前加速運(yùn)動的,此時(shí)物塊受到沿傳送帶前進(jìn)方向的滑動摩擦力Ff=μ*mg,產(chǎn)生的加速度a=μ*g。當(dāng)μ*g≥a0,物塊和傳送帶一起以加速度a0加速運(yùn)動,物塊受到沿傳送帶前進(jìn)方向的靜摩擦力為Ff=ma0。6、傾斜傳送帶傾斜傳送帶有四種運(yùn)動的情景,如下表所示:運(yùn)動情景圖例滑塊可能的運(yùn)動情況滑塊初速度為0滑動摩擦力的大小為,加速度a=g(μcosθ—sinθ),當(dāng),滑塊一直向上加速運(yùn)動?;瑒幽Σ亮Φ拇笮?,加速度a=g(μcosθ—sinθ),當(dāng),滑塊向上先加速,當(dāng)速度等于傳送帶的速度時(shí),兩者一起勻速向上運(yùn)動,此時(shí)靜摩擦力的大小為?;瑝K的初速度為0滑動摩擦力的大小為,沿傳送帶斜面向下,加速度為,當(dāng),滑塊一直向下加速滑動摩擦力的大小為,沿傳送帶斜面向下,加速度為,當(dāng),滑塊加速運(yùn)動,速度與傳送帶的速度相同時(shí)有兩種情況當(dāng)時(shí),滑塊繼續(xù)向下加速運(yùn)動,加速度大小為:;當(dāng)時(shí),滑塊與傳送帶共速,一起斜向下運(yùn)動,此時(shí)滑塊只受靜摩擦力?;瑝K的初速度不為0,滑塊速度方向與傳送帶相同當(dāng)v0<v,滑塊先加速,當(dāng)加速到與傳送帶的速度相同時(shí),之后的運(yùn)動分為兩種情況滑塊與傳送帶相對靜止,一起做勻速直線運(yùn)動。以另外一個(gè)加速度加速。當(dāng)時(shí),有兩種情況當(dāng),滑塊一直加速。當(dāng),滑塊先減速,減到與傳送帶相同的速度時(shí)一起勻速運(yùn)動。滑塊的初速度不為0,滑塊速度方向與傳送帶相反當(dāng)mgsinθ>μmgcosθ時(shí),滑塊一直加速向下運(yùn)動。當(dāng)mgsinθ=μmgcosθ時(shí),滑塊做勻速直線運(yùn)動。當(dāng)mgsinθ<μmgcosθ時(shí),滑塊先減速運(yùn)動,當(dāng)速度為零時(shí),再向上加速運(yùn)動(傳送帶足夠長)?!咀⒁狻拷鉀Q傾斜傳送帶問題時(shí)要特別注意mgsinθ與μmgcosθ的大小和方向的關(guān)系,進(jìn)一步判斷物體所受合力與速度方向的關(guān)系,確定物體運(yùn)動情況。求解的關(guān)鍵在于分析物體與傳送帶間的相對運(yùn)動情況,確定其是否受到滑動摩擦力作用。如果受到滑動摩擦力作用,應(yīng)進(jìn)一步確定其大小和方向,然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運(yùn)動情況。當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時(shí),物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變。如圖甲所示,細(xì)緊的水平傳送帶始終以恒定速率如圖甲所示,細(xì)緊的水平傳送帶始終以恒定速率運(yùn)行,初速度大小為的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平面上的A處滑上傳送帶,若從小物塊滑上傳送帶開始計(jì)時(shí),小物塊在傳送帶上運(yùn)動的圖像如圖乙所示。已知,則()時(shí)間內(nèi),時(shí)刻小物塊離A處的距離達(dá)到最大B.時(shí)間內(nèi),小物塊的加速度方向先向右后向左C.時(shí)間內(nèi),小物塊受到摩擦力的大小和方向都不變D.時(shí)間內(nèi),物塊在傳送帶上留下的劃痕為七、動力學(xué)圖像1、常見的圖像v-t圖像,a-t圖像,F(xiàn)-t圖像,F(xiàn)-x圖像(彈簧-伸長量圖像),a-F圖像等。2、圖像間的聯(lián)系加速度a是v-t圖像和F-t圖像聯(lián)系的橋梁。3、圖像題解題的三步策略觀察圖像的橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量及單位;確認(rèn)橫、縱坐標(biāo)是不是從0開始以及橫、縱坐標(biāo)的單位長度;分析圖像中的曲線形狀,理解圖像中的斜率,面積,截距,交點(diǎn),拐點(diǎn)的物理意義。4、圖像的兩類分析已知物體在某個(gè)物理過程中所受的某個(gè)力隨時(shí)間變化的圖像,分析物體的運(yùn)動情況;已知物體在某個(gè)運(yùn)動過程中速度、加速度隨時(shí)間變化的圖像,分析物體的受力情況。5、解題應(yīng)注意的問題圖像中能獲得的信息:把圖像與題意中的信息和題意中放映的物理情境相結(jié)合,明確圖像中面積、斜率、特殊點(diǎn)等的物理意義,從圖像中反饋出來的有用信息與牛頓運(yùn)動定律結(jié)合求解?!咀⒁狻繉ξ矬w的運(yùn)動情況或受力情況進(jìn)行分析,明確圖像中縱坐標(biāo)的物理量與橫坐標(biāo)的物理量之間的制約關(guān)系,確定物理量的變化趨勢,分析圖線從而理解物理過程,再結(jié)合牛頓運(yùn)動定律等相關(guān)規(guī)律列出與圖像對應(yīng)的函數(shù)方程式,進(jìn)而對物理問題做出準(zhǔn)確的分析。如圖甲所示,質(zhì)量為m=2kg的小物塊靜止放置在粗糙水平地面O如圖甲所示,質(zhì)量為m=2kg的小物塊靜止放置在粗糙水平地面O處,物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,在水平拉力F作用下物塊由靜止開始沿水平地面向右運(yùn)動。已知水平拉力F隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2,取水平向右為正方向,由此可知()
A.在0~3s時(shí)間內(nèi)物塊的加速度大小為6m/s2B.在3~5s時(shí)間內(nèi)物塊的加速度大小為3m/s2,方向水平向右C.5s末,物塊速度大小為3m/s,方向水平向右D.前3s內(nèi)物塊的位移是4.5m??伎键c(diǎn)真題舉例\o"牛頓第二定律求瞬時(shí)突變問題"\t"/gzwl/zsd41944/_blank"牛頓第二定律求瞬時(shí)突變問題2024·湖南·高考真題\o"細(xì)繩或彈簧相連的連接體問題"\t"/gzwl/zsd41944/_blank"細(xì)繩或彈簧相連的連接體問題2024·全國·高考真題牛頓第三定律2024·遼寧·高考真題超重和失重2024·浙江·高考真題①掌握牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性并能夠解析日常生活中的現(xiàn)象;②掌握牛頓第二定律的內(nèi)容,能夠運(yùn)動表達(dá)式進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和計(jì)算;③掌握牛頓第三定律,能夠區(qū)分一對相互作用力和一對平衡力;④理解牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用,掌握兩類基本動力學(xué)問題的內(nèi)容并學(xué)會分析和計(jì)算,掌握超重和失重的內(nèi)容并學(xué)會分析和計(jì)算,掌握幾個(gè)重要的模型。TOC\o"1-2"\h\u核心考點(diǎn)01牛頓第一定律 一、力與運(yùn)動關(guān)系的認(rèn)識 3二、牛頓第一定律 3三、慣性 4核心考點(diǎn)02牛頓第二定律 4一、牛頓第二定律 5二、牛頓第二定律的解題方法 6三、三種模型瞬時(shí)加速度的求解方法 6核心考點(diǎn)03牛頓第三定律 7一、作用力與反作用力 8二、牛頓第三定律 8三、一對相互作用力和一對平衡力的比較 8核心考點(diǎn)04牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用 9一、兩類基本動力學(xué)問題 10二、超重和失重 10三、等時(shí)圓模型 11四、板塊模型 13五、連接體模型 14六、傳送帶模型 16七、動力學(xué)圖像 19核心考點(diǎn)01牛頓第一定律一、力與運(yùn)動關(guān)系的認(rèn)識1、不同物理學(xué)家的觀點(diǎn)物理學(xué)家對力與運(yùn)動的貢獻(xiàn)研究方法評價(jià)亞里士多德力是維持物體運(yùn)動的原因。依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)得出,但是沒有對這些物理現(xiàn)象進(jìn)行深入的分析。伽利略力不是維持物體運(yùn)動的原因。根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)和邏輯推理得到研究方法:設(shè)計(jì)理想斜面實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、經(jīng)過邏輯推理得到結(jié)論,這是一種科學(xué)的研究方法。笛卡爾運(yùn)動中的物體沒有受到力的作用,那它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動,既不會停下來,也不偏離原來的方向,為牛頓第一定律的建立奠定了基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)演繹法對伽利略的科學(xué)推理進(jìn)行補(bǔ)充:慣性運(yùn)動的直線性。2、伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)小球沿斜面A點(diǎn)從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動,小球?qū)L上另一斜面,如下圖所示:推理1:如果沒有摩擦,小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度C點(diǎn)處;推理2:減小第二個(gè)斜面的傾角,例如上圖中的BD和BE,小球仍從A點(diǎn)靜止釋放,最終將達(dá)到原來的高度D點(diǎn)處和E點(diǎn)處,不過它要運(yùn)動得遠(yuǎn)一些;推理3:若將第二個(gè)斜面放平,如上圖BF,小球無法到達(dá)原來的高低,它將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。結(jié)論:力不是維持物體運(yùn)動的原因。【注意】理想實(shí)驗(yàn)并非真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn),是在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上采用科學(xué)的抽象思維來展開的實(shí)驗(yàn),是人們在思想上塑造的理想過程。二、牛頓第一定律1、內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。物體這種保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性。牛頓第一定律也被叫作慣性定律。2、揭示的內(nèi)容除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)這句話指出力不是維持物體運(yùn)動的原因,而是改變物體運(yùn)動的原因,也就是說明力是產(chǎn)生加速度的原因。物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,包括以下三種:速度大小發(fā)生改變,方向不變;速度方向發(fā)生改變,大小不變;速度大小和方向都發(fā)生改變。運(yùn)動狀態(tài)的改變其實(shí)就是速度發(fā)生改變,只要有加速度運(yùn)動狀態(tài)就一點(diǎn)發(fā)生改變。指出了理想化的狀態(tài):不受外力的狀態(tài),實(shí)際上是不存在的。在實(shí)際情況中,如果物體所受到的幾個(gè)力的合力為零時(shí),其運(yùn)動效果就跟不受外力是等價(jià)的?!咀⒁狻颗nD第一定律不是實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)出來的,是在牛頓以伽利略的理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加之高度的抽象思維概括總結(jié)出來的,不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證,因此它不是實(shí)驗(yàn)定律。3、慣性參考系和非慣性參考系慣性參考系:牛頓第一定律的適用范圍,靜止或者勻速直線運(yùn)動的參考系都可以看成慣性參考系,一般選地面為參考系。非慣性參考系:牛頓第一定律不適用,加速或者變速的參考系,比如加速運(yùn)動的汽車就是非慣性參考系。三、慣性1、定義物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。2、對慣性的理解慣性的大小的唯一量度為質(zhì)量,它放映的是物體改變運(yùn)動狀態(tài)的難易程度。慣性是物體的固有屬性,一切物體在任何情況下在任何情況下都有慣性,與物體的運(yùn)動情況、受力情況、所處的位置等因素均無關(guān)。【注意】慣性不是力,與力無關(guān),不能說“產(chǎn)生了慣性”、“受到慣性力”等。慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,即慣性越大,運(yùn)動狀態(tài)越難改變;而力是力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,即力越大,運(yùn)動狀態(tài)越易改變。慣性與牛頓第一定律是有區(qū)別的,慣性是物體保持原有運(yùn)動狀態(tài)不變的一種性質(zhì),而慣性定律是反映物體在一定條件下的運(yùn)動規(guī)律。3、慣性的表現(xiàn)形式慣性的表現(xiàn)形式:保持“原狀”。物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí),慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運(yùn)動狀態(tài)不變,即靜止或勻速直線運(yùn)動。慣性的表現(xiàn)形式:反抗“改變”。物體受到外力時(shí),慣性表現(xiàn)為運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度。物體慣性越大,物體的運(yùn)動狀態(tài)越難改變;物體的慣性小,物體的運(yùn)動狀態(tài)越易改變。核心考點(diǎn)2牛頓第二定律一、牛頓第二定律1、內(nèi)容物體的加速度跟所受的合外力成正比、跟物體的質(zhì)量成反比?!咀⒁狻考铀俣鹊姆较蚋贤饬Φ姆较蛳嗤?、表達(dá)式F=ma。3、物理意義將力、加速度和質(zhì)量直接的數(shù)量關(guān)系確定下來;將物體所受合外力與運(yùn)動情況通過簡單的正比關(guān)系聯(lián)系起來;說明加速度的方向與引起這個(gè)加速度的合外力的方向相同。4、適用條件只適用于慣性參考系(相對地面靜止或勻速直線運(yùn)動的參考系);只適用于宏觀物體(相對于分子、原子)、低速運(yùn)動(遠(yuǎn)小于光速)的情況。5、五種特性因果性力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。矢量性F=ma是一個(gè)矢量式,應(yīng)用時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向。獨(dú)立性①作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵循牛頓第二定律;②物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和;③力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵循牛頓第二定律,即Fx=max,F(xiàn)y=may。瞬時(shí)性某一時(shí)刻的加速度只決定于這一時(shí)刻的合外力,跟這一時(shí)刻前后的合外力無關(guān)。a和F同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消亡。同體性加速度、合外力和質(zhì)量是對應(yīng)于同一個(gè)物體的。6、對牛頓第二定律的理解合外力與速度無關(guān),與加速度有關(guān),有力必有加速度,合外力為零時(shí),加速度為零,但此時(shí)速度不一定為零,同樣速度為零時(shí),加速度不一定為零,即合外力不一定為零。合力與速度同向時(shí),物體做加速運(yùn)動,反之減速。a=eq\f(F,m)是加速度的決定式,它揭示了物體產(chǎn)生加速度的原因及影響物體加速度的因素。物體的加速度的方向與物體所受的合外力是瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系,即a與合力F方向總是相同。力與運(yùn)動的關(guān)系:物體受力作用,引起運(yùn)動狀態(tài)變化,運(yùn)動狀態(tài)的改變即物體速度發(fā)生變化(速度大小或方向變化),從而產(chǎn)生加速度。加速度與力有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系,加速度隨力的變化而變化;速度的改變需經(jīng)歷一定的時(shí)間,不能突變,而加速度可以突變?!咀⒁狻颗nD第一定律揭示了物體具有的固有屬性——慣性,定義了慣性系,在該慣性系下牛頓第二定律才成立,給出了力、加速度和質(zhì)量的定量關(guān)系。在因果關(guān)系上,牛頓第一定律僅指出了因果的定性關(guān)系,第二定律進(jìn)一步明確了因果的定量關(guān)系。牛頓第一定律為牛頓第二定律的成立提供了成立的條件,牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例,因?yàn)榕nD第一定律不是從牛頓第二定律中導(dǎo)出的。牛頓第一定律和第二定律都提出了力的概念,但是沒有給出力一個(gè)明確的描述,牛頓第三定律明確提出力十物體與物體之間的相互作用,并指出他們是對稱地作用在兩個(gè)不同物體上。7、牛頓第二定律的獨(dú)立性原理物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí),每個(gè)力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度,就像其他力不存在一樣,這個(gè)性質(zhì)叫做力的獨(dú)立作用原理。8、力的單位根據(jù)F=kma知k=F/ma,k的大小由F、m、a三者所取的單位共同決定,三者取不同單位時(shí),k的數(shù)值不同,在國際單位制中k=1。由此可知,在應(yīng)用公式F=ma進(jìn)行計(jì)算時(shí),F(xiàn)、m、a三者的單位必須統(tǒng)一取國際單位制中相應(yīng)的單位。國際單位制中的基本單位有米、千克、秒。1N的物理意義:使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N,即1N=1kg·m/s2。9、牛頓運(yùn)動定律的解題步驟①明確研究對象,根據(jù)問題的需要和解題的方便,選出研究對象,可以是單獨(dú)的一個(gè)物體,也可以是一個(gè)整體。②對研究對象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動狀態(tài)分析,畫出受力示意圖和運(yùn)動過程圖。③建立坐標(biāo)系,選取正方向,根據(jù)牛頓第二定律列方程。④統(tǒng)一單位,取國際單位制,代入數(shù)值求解。⑤對結(jié)果進(jìn)行討論,檢查所得結(jié)果是否符合實(shí)際情況,舍去不合理的解。二、牛頓第二定律的解題方法合成法:當(dāng)物體受兩個(gè)力作用而產(chǎn)生加速度時(shí),應(yīng)用合成法比較簡單。應(yīng)用平行四邊形定則求出這兩個(gè)力的合力,再由牛頓第二定律求出物體的加速度。F=QUOTE+QUOTEa=F/m先求出每個(gè)分力產(chǎn)生的加速度,再用平行四邊形定則求合加速度。QUOTE=mQUOTE,QUOTE=mQUOTEa=ax+ay正交分解法:將矢量分解在兩個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸上的方法,物體在受到三個(gè)或者三個(gè)以上的不在同一直線上的力的作用時(shí),一般用正交分解法。以加速度QUOTE的方向?yàn)镼UOTE軸的正方向建立直角坐標(biāo)系,將物體所受的各個(gè)力分解到QUOTE軸和QUOTE軸上,分別得到QUOTE軸和QUOTE軸上的合力QUOTE和QUOTEQUOTE=maQUOTE=0若物體受幾個(gè)相互垂直的力的作用,應(yīng)用牛頓第二定律求解時(shí),分解的力太多,就會比較煩瑣,所以在建立直角坐標(biāo)系時(shí),可根據(jù)物體的受力情況,使盡可能多的力落在兩坐標(biāo)軸上,分解加速度QUOTE得QUOTE和QUOTE。QUOTE=mQUOTEQUOTE=mQUOTE三、三種模型瞬時(shí)加速度的求解方法模型受力特點(diǎn)輕繩不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力,剪斷后彈力立即消失,不需要時(shí)間恢復(fù)形變。輕桿輕桿的彈力不一定沿著桿,具體方向與物體的運(yùn)動狀態(tài)和連接方式有關(guān);桿可以對物體產(chǎn)生拉力,也可以對物體產(chǎn)生推力;當(dāng)輕桿的一端連著轉(zhuǎn)軸或鉸鏈時(shí)彈力一定沿著桿。輕彈簧形變量大,其恢復(fù)形變需要較長時(shí)間,在瞬時(shí)性問題中輕彈簧的彈力大小往往可以看成保持不變。唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力,設(shè)牛用大小相等的拉力唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力,設(shè)牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁,F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為和,,如圖所示,忽略耕索質(zhì)量,耕地過程中,下列說法正確的是(
)A.耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大B.耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大C.曲轅犁勻速前進(jìn)時(shí),耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力D.直轅犁加速前進(jìn)時(shí),耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力【答案】B【詳解】A.將拉力F正交分解如下圖所示則在x方向可得出:F曲=Fsinα,F(xiàn)直=Fsinβ,在y方向可得出:F曲=Fcosα,F(xiàn)直=Fcosβ由題知α<β則:sinα<sinβ,cosα>cosβ,則可得到:F曲<F直,F(xiàn)曲>F直,A錯(cuò)誤、B正確;CD.耕索對犁的拉力與犁對耕索的拉力是一對相互作用力,它們大小相等,方向相反,無論是加速還是勻速,則CD錯(cuò)誤。故選B。核心考點(diǎn)3牛頓第三定律一、作用力與反作用力1、定義兩個(gè)物體之間的作用總是相互的。當(dāng)一個(gè)物體對另一個(gè)物體施加了力,后一個(gè)物體一定同時(shí)對前一個(gè)物體也施加了力。物體間相互作用的這一對力,通常叫做作用力和反作用力。作用力和反作用力總是互相依賴、同時(shí)存在的。我們可以把其中任何一個(gè)力叫做作用力,另一個(gè)力叫做反作用力?!咀⒁狻竣僮饔昧头醋饔昧Ψ謩e作用在不同的物體上,一個(gè)物體既是施力物體同時(shí)也是受力物體;②物體間力的作用總是相互的,力是成對出現(xiàn)的,一對相互作用力中作用力和反作用力是相對而言的;③作用力與反作用力總是互相依存、同時(shí)存在的。二、牛頓第三定律1、內(nèi)容兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上?!咀⒁狻俊翱偸恰倍终f明對于任何物體,在任何情況下牛頓第三定律都是成立的。與物體的大小、形狀無關(guān);與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān);與有另外的物體相互作用的無關(guān)。作用力和反作用力是同時(shí)產(chǎn)生和同時(shí)消失的。2、表達(dá)式F=-F',負(fù)號表示F'與F的方向相反。3、物理意義揭示了力的作用的相互性,兩個(gè)物體間只要有相互作用就一定會出現(xiàn)一對作用力和反作用力。4、性質(zhì)同時(shí)性作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失。其中一個(gè)產(chǎn)生或消失,則另一個(gè)必然同時(shí)產(chǎn)生或消失相互性作用力和反作用力總是相互的,兩者總是成對出現(xiàn),性質(zhì)是相同的。例如如果作用力為彈力,則反作用力一定也是彈力。異體性作用力和反作用力分別作用在彼此相互作用的兩個(gè)物體上。5、正確認(rèn)識作用力和反作用力的2個(gè)技巧①抓住特點(diǎn):無論物體的運(yùn)動狀態(tài)、力的作用效果如何,作用力和反作用力總是等大、反向和作用在同一條直線上。②明確力的作用點(diǎn):要區(qū)別作用力和反作用力與平衡力,最直觀的方法是看作用點(diǎn)的位置,一對平衡力的作用點(diǎn)在同一物體上,作用力和反作用力的作用點(diǎn)在兩個(gè)物體上?!咀⒁狻慨?dāng)將A物體作為研究對象無法求解結(jié)果時(shí),可以選與A相互作用的物體B為研究對象進(jìn)行求解的方法,該方法往往用到牛頓第三定律。適用情景:難于分析或求解物體的某個(gè)力時(shí),根據(jù)牛頓第三定律可以把對這個(gè)力的分析和求解轉(zhuǎn)化為分析和求解它的反作用力。例如,求放在水平桌面上的物體對桌面的壓力,可以通過物體的受力情況求出桌面對物體的支持力,再用牛頓第三定律求得物體對桌面的壓力。三、一對相互作用力和一對平衡力的比較一對相互作用力一對平衡力不同點(diǎn)分別作用在兩個(gè)不同的物體上作用在同一物體上力的性質(zhì)相同力的性質(zhì)不一定相同具有同時(shí)性不一定具有同時(shí)性不可單獨(dú)存在,是一種相互依存的關(guān)系。沒有依存關(guān)系,當(dāng)其中一個(gè)力撤掉,另一個(gè)力可以依然存在。不能求合力(效果不能抵消)能求合力(效果能抵消)相同點(diǎn)大小相等,方向相反,作用在同一條直線上電動平衡車,又叫體感車、思維車、攝位車等。是現(xiàn)代人用來作為代步工具,休閑娛樂的一種新型的綠色環(huán)保的產(chǎn)物。如圖所示,一個(gè)人站在“電動平衡車”上在水平地面上沿直線前進(jìn),不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()
A.“電動平衡車”勻速行駛時(shí),車對人的摩擦力是人前進(jìn)的動力B.“電動平衡車”勻速行駛時(shí),車對人的作用力方向是豎直向上的C.“電動平衡車”加速行駛時(shí),車對人的作用力大于人對車的作用力D.人從“電動平衡車”跳起后,上升過程處于超重狀態(tài),下降過程處于失重狀態(tài)【答案】B【詳解】A.“電動平衡車”勻速行駛時(shí),人處于平衡狀態(tài),所受外力的合力為0,對人進(jìn)行受力分析,人受到重力與支持力作用,由于站在“電動平衡車”上在水平地面上沿直線前進(jìn),則車對人沒有摩擦力作用,故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)上述可知,“電動平衡車”勻速行駛時(shí),車對人的作用力即為支持力,由于與重力平衡,則車對人的作用力方向是豎直向上的,故B正確;C.車對人的作用力與人對車的作用力是一對相互作用力,大小相等,方向相反,故C錯(cuò)誤;D.由于不計(jì)空氣阻力,人從“電動平衡車”跳起后,始終僅僅受到重力作用,加速度豎直為重力加速度,即上升過程與下降過程均處于完全失重狀態(tài),故D錯(cuò)誤。核心考點(diǎn)4牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用一、兩類基本動力學(xué)問題1、類型①由受力情況確定物體的運(yùn)動情況;②由運(yùn)動情況確定物體的受力情況。2、解題的基本思路以加速度為橋梁,由運(yùn)動學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解??捎萌缦驴驁D來表示:【注意】應(yīng)抓住受力情況和運(yùn)動情況之間聯(lián)系的橋梁——加速度。兩個(gè)分析:物體的受力情況分析和運(yùn)動過程分析。如果題目給出的物理問題是比較復(fù)雜的問題,應(yīng)該明確整個(gè)物理現(xiàn)象是由哪幾個(gè)物理過程組成的,找出相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn),再分別研究每一個(gè)物理過程。在畫受力示意圖和運(yùn)動過程圖中應(yīng)注明力、速度、加速度的符號和方向,對每一個(gè)力都明確施力物體和受力物體,以免分析力時(shí)有所遺漏或無中生有。如果物體做直線運(yùn)動,一般將力沿運(yùn)動方向和垂直于運(yùn)動方向進(jìn)行分解。如果要求解物體的加速度,一般要沿加速度方向分解力;如果要求解某一個(gè)力,一般可沿該力的方向分解加速度。二、超重和失重1、超重、失重和完全失重類型定義產(chǎn)生條件超重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象。物體具有向上的加速度。失重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象。物體具有向下的加速度。完全失重物體對支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)等于零的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象。物體的加速度a=g,方向豎直向下。2、實(shí)重和視重實(shí)重:物體實(shí)際所受的重力。視重:當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺秤上時(shí),彈簧測力計(jì)或臺秤的示數(shù)稱為視重。視重大小等于彈簧測力計(jì)所受物體的拉力或臺秤所受物體的壓力。視重大于實(shí)重為超重;視重小于實(shí)重為失重;視重為0為完全失重。3、對超重和失重的理解發(fā)生超重和失重時(shí),物體的重力沒有變化,只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┳兇蠡蜃冃×?。超重、失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是物體的實(shí)重與視重相比發(fā)生了變化而已?!咀⒁狻课矬w發(fā)生超重和失重時(shí)的運(yùn)動狀態(tài):類型受力分析加速度方向視重運(yùn)動狀態(tài)超重在豎直方向上有F-mg=ma則F=mg+ma>mg向上F=mg+ma物體可能是向上加速運(yùn)動或向下減速運(yùn)動。失重在豎直方向上有mg-F=ma,則F=mg-ma<mg向下F=mg-ma物體可能是向下加速運(yùn)動或向上減速運(yùn)動。完全失重F=0,加速度a=g豎直向下F=0宇宙飛船等航天器進(jìn)入軌道后,其中的人和物將處于失重狀態(tài)。盡管物體的加速度不是豎直方向,但只要其加速度在豎直方向上有分量,物體就會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)。物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)只取決于加速度的方向,與速度沒有關(guān)系。在完全失重的狀態(tài)下,一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失,如天平失效等。4、超重和失重的判斷方法速度變化角度物體向上加速或向下減速時(shí)為超重;物體向下加速或向上減速時(shí)為失重。加速度的角度物體具有向上的加速度時(shí)為超重;具有向下的加速度時(shí)為失重。受力的角度物體受到向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)為超重;物體受到向上的拉力(或支持力)小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)。港珠澳大橋工程的技術(shù)及設(shè)備規(guī)模創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄,被譽(yù)為“超級大國的超級工程”。建造大橋過程中最困難的莫過于沉管隧道的沉放和精確安裝,每節(jié)沉管隧道質(zhì)量約8萬噸,超過了一臺中型航母的質(zhì)量。若將該沉管在向下沉放過程中看成是減速運(yùn)動,關(guān)于此過程,下列說法正確的是()港珠澳大橋工程的技術(shù)及設(shè)備規(guī)模創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄,被譽(yù)為“超級大國的超級工程”。建造大橋過程中最困難的莫過于沉管隧道的沉放和精確安裝,每節(jié)沉管隧道質(zhì)量約8萬噸,超過了一臺中型航母的質(zhì)量。若將該沉管在向下沉放過程中看成是減速運(yùn)動,關(guān)于此過程,下列說法正確的是()A.沉管所受的合外力為0B.沉管所受合外力不為0,且方向向下C.該沉管處于超重狀態(tài)D.該沉管處于失重狀態(tài)【答案】C【詳解】AB.由題意知沉管減速下沉,有向上的加速度,根據(jù)牛頓第二定律可知合力向上,故A、B錯(cuò)誤;CD.因加速度向上,所以沉管處于超重狀態(tài),故C正確,D錯(cuò)誤。故選C。三、等時(shí)圓模型1、模型條件多條相交的傾斜光滑軌道,質(zhì)點(diǎn)由靜止開始從軌道的一端滑到另一端。2、模型示意圖3、頂點(diǎn)設(shè)置上端相交:交點(diǎn)為圓的最高點(diǎn);下端相交:交點(diǎn)為圓的最低點(diǎn)。4、作等時(shí)圓過頂點(diǎn)作豎直線,作以某軌道為弦圓心在豎直線上的圓。5、分析模型分析圖例圓周內(nèi)同頂端的斜面在豎直面內(nèi)的同一個(gè)圓周上,各斜面的頂端都在豎直圓周的最高點(diǎn),底端都落在該圓周上。由2R·sinθ=eq\f(1,2)·gsinθ·t2,可推得t1=t2=t3。圓周內(nèi)同底端的斜面在豎直面內(nèi)的同一個(gè)圓周上,各斜面的底端都在豎直圓周的最低點(diǎn),頂端都源自該圓周上的不同點(diǎn)。由2R·sinθ=eq\f(1,2)·gsinθ·t2,可推得t1=t2=t3。雙圓周內(nèi)斜面在豎直面內(nèi)兩個(gè)圓,兩圓心在同一豎直線上且兩圓相切。各斜面過兩圓的公共切點(diǎn)且頂端源自上方圓周上某點(diǎn),底端落在下方圓周上的相應(yīng)位置。由2R·sinθ=eq\f(1,2)·gsinθ·t2,可推得t1=t2=t3。6、拓展模型分析圖例等高斜面由L=eq\f(1,2)at2,a=gsinθ,L=eq\f(h,sinθ),可得t=eq\f(1,sinθ)eq\r(\f(2h,g)),可知傾角越小,時(shí)間越長,如右圖中t1>t2>t3。同底斜面由L=eq\f(1,2)at2,a=gsinθ,L=eq\f(d,cosθ),可得t=eq\r(\f(4d,gsin2θ)),可見θ=45°時(shí)時(shí)間最短,如右圖中t1=t3>t2。如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy,該平面內(nèi)有AM、BM、CM三條光滑固定軌道,其中B、C兩點(diǎn)處于同一個(gè)圓上,C是圓上任意一點(diǎn),B、M分別為此圓與y軸、x軸的切點(diǎn),A點(diǎn)在y軸上且∠AMO=60°,O'為圓心,現(xiàn)將a、b、c三個(gè)小球分別從A、B、C點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放,它們將沿軌道運(yùn)動到M點(diǎn),所用時(shí)間分別為、、,則()A.<<B.=<C.>=D.由于C點(diǎn)的位置不確定,故無法比較時(shí)間大小關(guān)系【答案】C【詳解】對于BM段,位移:,加速度:根據(jù),得:對于AM段,位移:,加速度:由,得:對于CM段,設(shè)CM與豎直方向夾角為θ,同理可解得:即:四、板塊模型1、模型特點(diǎn)滑塊放置于長木板上,滑塊和木板均相對地面或者斜面運(yùn)動,且滑塊和木板在摩擦力的作用下發(fā)生相對滑動。2、模型示意圖3、模型中的木板長度當(dāng)滑塊從木板的一端運(yùn)動到另一端的過程中,并且滑塊和木板同向運(yùn)動,則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長度;當(dāng)滑塊從木板的一端運(yùn)動到另一端的過程中,并且滑塊和木板反向運(yùn)動,則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長度。4、分析思路 狀態(tài)板、塊速度不相等板、塊速度相等瞬間板、塊共速運(yùn)動方法隔離法假設(shè)法整體法步驟對滑塊和木板進(jìn)行隔離分析,弄清每個(gè)物體的受力情況與運(yùn)動過程。假設(shè)兩物體間無相對滑動,先用整體法算出一起運(yùn)動的加速度,再用隔離法計(jì)算滑塊的摩擦力Ff;比較Ff與最大靜摩擦力Ffm的關(guān)系,若Ff>Ffm,則發(fā)生相對滑動。將滑塊和木板看成一個(gè)整體,對整體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動過程分析。臨界條件①板、塊速度達(dá)到相等的瞬間,摩擦力可能發(fā)生突變②當(dāng)木板的長度一定時(shí),滑塊可能從木板滑下,恰好滑到木板的邊緣達(dá)到共同速度(相對靜止)是滑塊滑離木板的臨界條件。原理時(shí)間及位移關(guān)系式、運(yùn)動學(xué)公式、牛頓運(yùn)動定律等。滑塊和滑板的位移都是相對地的位移。求解中更應(yīng)注意聯(lián)系兩個(gè)過程的紐帶,每一個(gè)過程的末速度是下一個(gè)過程的初速度。五、連接體模型1、連接體兩個(gè)(或兩個(gè)以上)物體組成的系統(tǒng),我們稱之為連接體。連接體的加速度通常是相同的,但也有不同的情況,如一個(gè)靜止、一個(gè)運(yùn)動。2、類型類型圖例物物連接體輕桿連接體彈簧連接體輕繩連接體6、解題方法方法內(nèi)容選取原則隔離法當(dāng)問題涉及幾個(gè)物體時(shí),常常將這幾個(gè)物體“隔離”開來,對它們分別進(jìn)行受力分析,根據(jù)其運(yùn)動狀態(tài),應(yīng)用牛頓第二定律或平衡條件列式求解。特別是問題涉及物體間的相互作用時(shí),隔離法是一種有效的解題方法。若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且不需要求物體之間的作用力。整體法將相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體看成一個(gè)整體(系統(tǒng))作為研究對象,去尋找未知量與已知量之間的關(guān)系的方法稱為整體法。若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同,或者需要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力。說明:若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且需要求物體之間的作用力,則可以先用整體法求出加速度,然后再用隔離法選取合適的研究對象,應(yīng)用牛頓第二定律求作用力。對較復(fù)雜的問題,通常需要多次選取研究對象,交替應(yīng)用整體法與隔離法才能求解。7、解題思路①先用整體法求加速度,再用隔離法求物體間的作用力;②求內(nèi)力時(shí),先用整體法求加速度,再用隔離法求物體間的作用力;③求外力時(shí),先用隔離法求加速度,再用整體法求整體受到的外加作用力。如圖,質(zhì)量分別為如圖,質(zhì)量分別為M、m的兩個(gè)木塊A、B通過輕彈簧連接,木塊A放在水平桌面上,木塊B用輕繩通過定滑輪在力F的作用下整體恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),繩與水平方向成角.不計(jì)滑輪與繩間的摩擦.則下列正確的是(
)A.木塊A對桌面的壓力B.木塊A與桌面之間的動摩擦因數(shù)C.彈簧與水平方向的夾角的正切值D.彈簧的彈力大小為【答案】C【詳解】A.對A、B物塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)整體受力分析可知:根據(jù)牛頓第三定律可知木塊A對地面的壓力為:,故A錯(cuò)誤;B.題中未說明最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等,所以無法計(jì)算動摩擦因數(shù),故B錯(cuò)誤;CD.對B物塊受力分析,正交分解:,兩式相比解得:兩式平方相加解得:,故C正確,D錯(cuò)誤。六、傳送帶模型1、定義一個(gè)物體以速度v0(v0≥0)在另一個(gè)勻速運(yùn)動的物體上運(yùn)動的力學(xué)系統(tǒng)可看成傳送帶模型。2、特征物塊和傳送帶之間的運(yùn)動通過摩擦力聯(lián)系起來。3、模型圖例4、分析的關(guān)鍵這類問題涉及靜摩擦力和滑動靜摩擦力之間的變換,特別注意摩擦力的突變和物體運(yùn)動狀態(tài)的變化;區(qū)別相對地面的位移和二者之間的相對位移;有水平傳送帶與傾斜傳送帶兩種;題型按轉(zhuǎn)向分為物體和傳送帶同向運(yùn)動以及物體和傳送帶反向運(yùn)動兩種。5、水平傳送帶水平傳送帶有三種運(yùn)動的情景,如下表所示:運(yùn)動情景圖例滑塊可能的運(yùn)動情況滑塊輕放傳送帶較短時(shí),滑塊可能一直加速。傳送帶較長時(shí),滑塊可能先加速后勻速。滑塊輕放到傳送帶上,受到水平向右的摩擦力,即,則加速度,滑塊向右做勻加速直線運(yùn)動。當(dāng)滑塊加速到速度等于傳送帶速度時(shí),兩者相對靜止,摩擦力消失,滑塊和傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動?;瑝K在達(dá)到最大速度之前運(yùn)動的時(shí)間為,位移為,而傳送帶的位移為:。我們設(shè)傳送帶的長度為L,當(dāng)時(shí),滑塊先加速后勻速;當(dāng)時(shí),滑塊恰好完成加速;當(dāng)時(shí),行李一直做勻加速。滑塊與傳送帶同向當(dāng)v0>v時(shí),若傳送帶較短,物塊到達(dá)另一端時(shí)二者速度仍未相等,則一直減速;若傳送帶較長,滑塊先減速,減速到與傳送相同的速度時(shí),兩者以相同的速度運(yùn)動,即滑塊先減速后加速。當(dāng)v0=v時(shí),物塊在傳送帶上做勻速直線運(yùn)動。當(dāng)v0<v時(shí),若傳送帶較短,物塊到達(dá)另一端時(shí)二者速度仍未相等,則一直加速;若傳送帶較長,滑塊先加速,加速到與傳送相同的速度時(shí),兩者以相同的速度運(yùn)動,則滑塊先加速后勻速?;瑝K與傳送帶反向當(dāng)傳送帶的長度時(shí)(是滑塊減速為零的位移),滑塊所受的摩擦力水平向左,則一直減速到最右端;當(dāng)傳送帶的長度,且,滑塊先向右減速,再向左加速,到達(dá)最左端時(shí)的速度仍為,方向向左(相當(dāng)于向右運(yùn)動的逆過程);當(dāng)傳送帶的長度,且,滑塊先向右減速,再向左加速,
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