2024-2025學年高中物理第5章力與運動章末綜合提升學案魯科版必修1

PAGE7-力與運動[體系構(gòu)建][核心速填]1．力與運動的關(guān)系：力可以變更物體的運動狀態(tài)．2．牛頓第肯定律：一切物體總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，直到有外力迫使它變更這種狀態(tài)為止．3．慣性是物體的固有屬性，與物體的運動狀態(tài)及受力狀況無關(guān)，慣性的大小僅取決于物體的質(zhì)量．4．牛頓其次定律：物體加速度的大小與所受合外力的大小成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度方向與合外力方向相同．表達式：F＝ma.5．牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上．6．動力學的兩類基本問題(1)從受力狀況確定運動狀況；假如已知物體的受力狀況：可以由牛頓其次定律求出物體的加速度，再通過運動學規(guī)律確定物體的運動狀況．(2)從運動狀況確定受力狀況：假如已知物體的運動狀況，依據(jù)運動學規(guī)律求出物體的加速度，再依據(jù)牛頓其次定律就可以確定物體所受的力．7．超重與失重(1)超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受的重力，加速度方向向上．(2)失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受的重力，加速度方向向下．用整體法與隔離法求解連接體問題1.整體法：在探討連接體的加速度與力的關(guān)系時，往往將連接體視為整體．對牛頓其次定律F＝ma，F(xiàn)是整體所受的合外力，ma是整體與外力對應(yīng)的效果．留意分析整體受力時不要將內(nèi)力分析在其中．2．隔離法：多在求解連接體的相互作用力時采納，即將某個部分從連接體中分別出來，其他部分對它的作用力就成了外力．3．在解答連接體問題時，決不能把整體法和隔離法對立起來，多數(shù)狀況下兩種方法要協(xié)作運用．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，假如還要求物體之間的作用力，再用隔離法．在實際應(yīng)用中，應(yīng)依據(jù)詳細狀況，敏捷交替運用這兩種方法，不應(yīng)拘泥于固定的模式．無論運用整體法還是隔離法，解題的關(guān)鍵還是對探討對象進行正確的受力分析．【例1】(多選)質(zhì)量分別為2kg和3kg的物塊A、B放在光滑水平面上并用輕質(zhì)彈簧相連，如圖所示，今對物塊A、B分別施以方向相反的水平力F1、F2，且F1＝20N、F2＝10N，則下列說法正確的是()A．彈簧的彈力大小為16NB．假如只有F1作用，則彈簧的彈力大小變?yōu)?2NC．若把彈簧換成輕質(zhì)繩，則繩對物體的拉力大小為零D．若F1＝10N、F2＝20N，則彈簧的彈力大小不變AB[以物體A和B為整體，加速度a＝eq\f(F1－F2,mA＋mB)＝2m/s2，方向水平向左．以物體A為探討對象，水平方向受F1及彈簧向右的拉力F拉作用，由牛頓其次定律有F1－F拉＝mAa，得F拉＝16N，所以A項對．若只有F1作用，則它們的加速度a′＝eq\f(F1,mA＋mB)＝4m/s2，彈簧的拉力F拉′＝mBa′＝12N，所以B項對．C項中將彈簧換成輕質(zhì)繩，繩對物體的拉力大小等于原來彈簧的拉力，不為零，C項錯．若F1＝10N、F2＝20N，則它們的加速度a″＝eq\f(F2－F1,mA＋mB)＝2m/s2，方向水平向右，以物體A為探討對象，由牛頓其次定律有F拉″－F1＝mAa″，得F拉″＝14N，所以D項錯．][一語通關(guān)]整體法與隔離法常涉及的問題類型(1)涉及滑輪的問題：若要求繩的拉力，一般都采納隔離法．(2)水平面上的連接體問題：這類問題一般是連接體(系統(tǒng))內(nèi)各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度．解題時，一般采納先整體、后隔離的方法．(3)斜面體與物體組成的連接體的問題：當物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對于地面靜止時，一般采納隔離法分析．eq\o([跟進訓練])1.物體A和B的質(zhì)量分別為1.0kg和2.0kg，用F＝12N的水平力推動A，使A和B一起沿著水平面運動，A和B與水平面間的動摩擦因數(shù)均為0.2，求A對B的彈力．(g取10m/s2)解析：以物體A、B整體為探討對象，由牛頓其次定律得：F－μ(mA＋mB)g＝(mA＋mB)a，所以a＝eq\f(F－μmA＋mBg,mA＋mB)＝2m/s2.對物體B有FAB－μmBg＝mBa，因此A對B的彈力：FAB＝mB(a＋μg)＝8N.答案：8N牛頓其次定律在臨界問題中的應(yīng)用1.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N＝0.2．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，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零．3．繩子斷裂與松弛的臨界條件：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張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是T＝0.4．加速度最大與速度最大的臨界條件：當物體在變更的外力作用下運動時，其加速度和速度都會不斷變更．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(yīng)的速度便會出現(xiàn)最大值或最小值．【例2】如圖所示，質(zhì)量為m的光滑小球，用輕繩連接后，掛在三角劈的頂端，繩與斜面平行，劈置于光滑水平面上，斜邊與水平面夾角為θ＝30°，求：(1)劈以加速度a1＝eq\f(g,3)水平向左加速運動時，繩的拉力多大？(2)劈的加速度至少多大時小球?qū)ε鼰o壓力？加速度方向如何？(3)當劈以加速度a3＝2g解析：(1)對小球受力分析如圖所示，水平方向：T1cosθ－N1sinθ＝ma1 ①豎直方向：T1sinθ＋N1cosθ＝mg ②由①②得：T1＝eq\f(3＋\r(3),6)mg. ③(2)當球與斜面恰無作用時受力分析如圖所示，由牛頓其次定律得：T2cosθ＝ma2 ④T2sinθ＝mg ⑤由④⑤得：a2＝eq\r(3)g，方向水平向左 ⑥(3)參照上圖：但FT3與水平夾角θ≠30°，有：T3＝eq\r(mg2＋ma32)＝eq\r(mg2＋2mg2)＝eq\r(5)mg.答案：(1)eq\f(3＋\r(3),6)mg(2)eq\r(3)g，方向水平向左(3)eq\r(5)mg[一語通關(guān)]處理臨界問題常用的方法(1)極限法：解決臨界問題一般用極端分析法，即把問題推向極端，分析在極端狀況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿意的條件，應(yīng)用物理規(guī)律列出在極端狀況下的方程，從而找出臨界條件．(2)假設(shè)法：有些物理過程沒有出現(xiàn)明顯的臨界問題的線索，但在變更過程中可能出現(xiàn)臨界狀態(tài)，也可能不會出現(xiàn)臨界狀態(tài)，解決此類問題時，一般用假設(shè)法，即假設(shè)出現(xiàn)某種臨界狀態(tài)，分析物體的受力狀況及運動狀態(tài)與題設(shè)是否相符，然后再依據(jù)實際狀況進行處理．(3)數(shù)學方法：將物理方程轉(zhuǎn)化為數(shù)學表達式，如二次函數(shù)、不等式、三角函數(shù)等，然后依據(jù)數(shù)學中求極值的方法，求出臨界條件．eq\o([跟進訓練])2．如圖所示，質(zhì)量為m的物體被兩根細繩OA、OB掛在小車上，兩根細繩與車頂水平面夾角分別為60°和30°.試求：(1)若小車靜止不動，繩OA拉力T1和繩OB拉力T2分別為多大？(2)若小車以大小為g的加速度向右勻加速運動時，繩OA拉力T1和繩OB拉力T2分別為多大？(3)為使OA繩的拉力恰好為0，則小車向右運動的加速度為多大？解析：(1)對物體受力分析如圖所示由于小車和物體都靜止，由平衡條件得：T2cos30°－T1cos60°＝0，T1sin60°＋T2sin30°－mg＝0，聯(lián)立解得：T1＝eq\f(\r(3),2)mg，T2＝eq\f(1,2)mg.(2)若小車以大小為g的加速度向右勻加速運動豎直方向上由平衡條件得：T1sin60°＋T2sin30°－mg＝0，水平方向上由牛頓其次定律得：T2cos30°－T1cos60°＝mg，聯(lián)立以上兩式得：T1＝eq\f(\r(3)－1,2)mg，T2＝eq\f(\r(3)＋1,2)mg.(3)若OA繩的拉力恰好為0，則物體只受兩個力作用，受力分析如圖，則T2sin30°－mg＝0，T2cos30°＝＝ma，解得：a＝eq\r(3)g.答案：(1)eq\f(\r(3),2)mgeq\f(1,2)mg(2)eq\f(\r(3)－1,2)mgeq\f(\r(3)＋1,2)mg(3)eq\r(3)g動力學的兩類基本問題1.已知物體的受力狀況，探討物體的運動狀況，即在已知物體的受力狀況下，求出物體的加速度，結(jié)合運動學公式確定物體的運動狀況．2．已知物體的運動狀況，探討物體的受力狀況，即在已知物體的運動狀況下，由運動學公式求出物體的加速度，再由加速度確定物體的受力狀況．【例3】如圖所示為何雯娜在蹦床競賽中的畫面．已知何雯娜的體重為49kg，設(shè)她從3.2m高處自由下落后與蹦床的作用時間為1.2s，離開蹦床后上升的高度為5m，試求她對蹦床的平均作用力．(g取10m/s2)解析：她從3.2m高處下落到與蹦床接觸前的過程做自由落體運動，由運動學公式v2＝2gs得，她接觸蹦床時的速度大小v1＝eq\r(2gs1)＝8m/s她離開蹦床時的速度大小v2＝eq\r(2gs2)＝10m/s取豎直向上為正方向，則由運動學公式有v2＝－v1＋at得她的加速度大小為a＝15m/s2，方向豎直向上．她與蹦床接觸的過程中受重力mg和蹦床對她的平均作用力F，由牛頓其次定律有F－mg＝ma解得蹦床對她的平均作用力F＝1225N，方向豎直向上．由牛頓第三定律得她對蹦床的作用力F′＝F＝1225N，方向豎直向下．答案：1225N，方向豎直向下[一語通關(guān)]動力學兩類基本問題的分析過程兩類基本問題中，受力分析是關(guān)鍵，求解加速度是橋梁，思維過程如下：eq\o([跟進訓練])3．如圖所示，在傾角θ＝37°的足夠長的固定斜面底端有一質(zhì)量m＝1kg的物體，物體與斜面間動摩擦因數(shù)μ＝0.25.現(xiàn)用輕細繩將物體由靜止沿斜面對上拉動，拉力F＝10N，方向平行斜面對上，經(jīng)時間t＝4s繩子突然斷了．求：(sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，g＝10m/s2)(1)繩斷時物體的速度大??；(2)從繩子斷了起先到物體再返回到斜面底端的運動時間．解析：(1)物體向上運動的過程中，受拉力F、斜面的支持力N、重力mg和摩擦力f，如圖所示，設(shè)物體向上運動的加速度為a1，依據(jù)牛頓其次定律有F－mgsinθ－f＝ma1因f＝μN，N＝mgcosθ解得a1＝2m/s2t＝4s時物體的速度大小為v1＝a1t＝8m/s.(2)繩斷時物體距斜面底端的位移s1＝eq\f(1,2)a1t2＝16m繩斷后物體沿斜面對上做勻減速直線運動，設(shè)運動的加速度大小為a2，受力如圖所示，則依據(jù)牛頓其次定律，對物體沿斜面對上運動的過程有mgsinθ＋f＝ma2f＝μmgcosθ解得a2＝8m/s2物體做減速運動的時間t2＝eq\f(v1,a2)＝1s減速運動的位移s2＝eq\f(v1t2,2)