2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運(yùn)動定律章末專題復(fù)習(xí)學(xué)案(新人教版)

1、第3章 牛頓運(yùn)動定律(對應(yīng)學(xué)生用書第55頁)知識結(jié)構(gòu)導(dǎo)圖 導(dǎo)圖填充質(zhì)量ma向下向上加速度宏觀、低速思想方法1整體法、隔離法2圖象法3臨界、極值法高考熱點(diǎn)1牛頓第二定律的瞬時(shí)性2圖象問題3動力學(xué)多過程問題4兩類模型物理模型|動力學(xué)中的“滑塊、滑板”模型1模型特點(diǎn)涉及兩個(gè)物體，并且物體間存在相對滑動2兩種位移關(guān)系滑塊由滑板的一端運(yùn)動到另一端的過程中，若滑塊和滑板同向運(yùn)動，位移之差等于板長；反向運(yùn)動時(shí)，位移之和等于板長3解題思路(1)審題建模求解時(shí)應(yīng)先仔細(xì)審題，清楚題目的含義、分析清楚每一個(gè)物體的受力情況、運(yùn)動情況(2)求加速度準(zhǔn)確求出各物體在各運(yùn)動過程的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變)(

2、3)明確關(guān)系找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口求解中更應(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(2017全國卷)如圖31所示，兩個(gè)滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA1 kg和mB5 kg，放在靜止于水平地面上的木板的兩端，兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為105；木板的質(zhì)量為m4kg，與地面間的動摩擦因數(shù)為201某時(shí)刻A、B兩滑塊開始相向滑動，初速度大小均為v03 m/sA、B相遇時(shí)，A與木板恰好相對靜止設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度大小g10 m/s2求：圖31(1)B與木板相對靜止時(shí)，木板的速度；(2)A、B開始運(yùn)動時(shí)，兩者之間的距離【自主思考】(

3、1)A、B兩滑塊誰先與木板相對靜止？為什么？提示B木板，因B與木板的運(yùn)動方向相同(2)從開始至A、B相遇，三者的運(yùn)動情況怎樣？提示B先做勻減速運(yùn)動，木板先做勻加速運(yùn)動，二者同速后再以共同的加速度做勻減速運(yùn)動A先向左勻減速后向右勻加速運(yùn)動，加速度大小方向不變解析(1)滑塊A和B在木板上滑動時(shí)，木板也在地面上滑動設(shè)A、B和木板所受的摩擦力大小分別為f1、f2和f3，A和B相對于地面的加速度大小分別為aA和aB，木板相對于地面的加速度大小為a1，在物塊B與木板達(dá)到共同速度前有f11mAgf21mBgf32(mmAmB)g由牛頓第二定律得f1mAaAf2mBaBf2f1f3ma1設(shè)在t1時(shí)刻，B與木板

4、達(dá)到共同速度，其大小為v1，由運(yùn)動學(xué)公式有v1v0aBt1v1a1t1聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)得v11 m/s(2)在t1時(shí)間間隔內(nèi)，B相對于地面移動的距離為sBv0t1aBt設(shè)在B與木板達(dá)到共同速度v1后，木板的加速度大小為a2，對于B與木板組成的體系，由牛頓第二定律有f1f3(mBm)a2由式知，aAaB；再由式知，B與木板達(dá)到共同速度時(shí)，A的速度大小也為v1，但運(yùn)動方向與木板相反由題意知，A和B相遇時(shí)，A與木板的速度相同，設(shè)其大小為v2，設(shè)A的速度大小從v1變到v2所用的時(shí)間為t2，則由運(yùn)動學(xué)公式，對木板有v2v1a2t2對A有v2v1aAt2在t2時(shí)間間隔內(nèi)，B(以及木板)相對地面移動的距

5、離為s1v1t2a2t在(t1t2)時(shí)間間隔內(nèi)，A相對地面移動的距離為sAv0(t1t2)aA(t1t2)2A和B相遇時(shí)，A與木板的速度也恰好相同，因此A和B開始運(yùn)動時(shí)，兩者之間的距離為s0sAs1sB聯(lián)立以上各式，并代入數(shù)據(jù)得s019 m(也可用如圖所示的速度時(shí)間圖線求解)答案(1)1 m/s(2)19 m突破訓(xùn)練1(2015全國卷)下暴雨時(shí)，有時(shí)會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害某地有一傾角37的山坡C，上面有一質(zhì)量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖32所示假設(shè)某次暴雨中，A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊)，在極短時(shí)

6、間內(nèi)，A、B間的動摩擦因數(shù)1減小為，B、C間的動摩擦因數(shù)2減小為05，A、B開始運(yùn)動， 此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)；在第2 s末，B的上表面突然變?yōu)楣饣?保持不變已知A開始運(yùn)動時(shí)，A離B下邊緣的距離l27 m，C足夠長，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力取重力加速度大小g10 m/s2求：圖32(1)在02 s時(shí)間內(nèi)A和B加速度的大??；(2)A在B上總的運(yùn)動時(shí)間解析(1)在02 s時(shí)間內(nèi)，A和B的受力如圖所示，其中f1、N1是A與B之間的摩擦力和正壓力的大小，f2、N2是B與C之間的摩擦力和正壓力的大小，方向如圖所示由滑動摩擦力公式和力的平衡條件得f11N1N1mgcos f22N2N2N1mgcos 規(guī)定

7、沿斜面向下為正設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2，由牛頓第二定律得mgsin f1ma1mgsin f2f1ma2N1N1f1f1聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得a13 m/s2a21 m/s2(2)在t12 s時(shí)，設(shè)A和B的速度分別為v1和v2，則v1a1t16 m/sv2a2t12 m/stt1時(shí)，設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2此時(shí)A與B之間的摩擦力為零，同理可得a16 m/s2a22 m/s2B做減速運(yùn)動設(shè)經(jīng)過時(shí)間t2，B的速度減為零，則有v2a2t20聯(lián)立式得t21 s在t1t2時(shí)間內(nèi)，A相對于B運(yùn)動的距離為s12 m27 m此后B靜止，A繼續(xù)在B上滑動設(shè)再經(jīng)過時(shí)間t3后A離開B，則有l(wèi)s(v

8、1a1t2)t3a1t可得t31 s(另一解不合題意，舍去)設(shè)A在B上總的運(yùn)動時(shí)間為t總，有t總t1t2t34 s答案(1)3 m/s21 m/s2(2)4 s如圖所示，質(zhì)量M10 kg、上表面光滑的足夠長的木板在F50 N的水平拉力作用下，以初速度v05 m/s沿水平地面向右勻速運(yùn)動現(xiàn)有足夠多的小鐵塊，它們的質(zhì)量均為m1 kg，將一鐵塊無初速地放在木板的最右端，當(dāng)木板運(yùn)動了L1 m時(shí)，又無初速地在木板的最右端放上第2塊鐵塊，只要木板運(yùn)動了L1 m就在木板的最右端無初速放一鐵塊試問：(g取10 m/s2)(1)第1塊鐵塊放上時(shí)，木板的速度多大？(2)最終木板上放有多少塊鐵塊？(3)從第1塊鐵塊

9、放上去之后，木板最大還能運(yùn)動多遠(yuǎn)？解析(1)木板最初做勻速運(yùn)動，由FMg計(jì)算得出，05第1塊鐵塊放上后，木板做勻減速運(yùn)動，即有：F(Mm)gMa1代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出：a105 m/s2根據(jù)速度位移關(guān)系公式，有：vv2a1L，計(jì)算得出v17 m/s(2)設(shè)最終有n塊鐵塊能靜止在木板上，則木板運(yùn)動的加速度大小為：an第1塊鐵塊放上后：vv2a1L第2塊鐵塊放上后：vv2a2L第n塊鐵塊放上后：vv2anL由上可得：(123n)2Lvv木板停下時(shí)，vn0，得n95，即最終木板上放有10塊(3)從放上第1塊鐵塊至剛放上第9塊鐵塊的過程中，由(2)中表達(dá)式可得：2Lvv從放上第10塊鐵塊至木板停止運(yùn)動的過

10、程中，設(shè)木板發(fā)生的位移為d，則：2dv0聯(lián)立計(jì)算得出：d05 m所以：木板共運(yùn)動95 m答案(1)v17 m/s(2)10塊(3)95 m物理方法|動力學(xué)中臨界、極值問題處理方法1動力學(xué)中的臨界極值問題在應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)問題中，當(dāng)物體運(yùn)動的加速度不同時(shí)，物體有可能處于不同的狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語時(shí)，往往會有臨界值出現(xiàn)2產(chǎn)生臨界問題的條件(1)兩物體脫離的臨界條件：彈力FN0，加速度相同，速度相同(2)相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止時(shí)，常存在著靜摩擦力，靜摩擦力達(dá)到最大值(3)繩子拉斷與松弛的臨界條件：繩子斷時(shí)，繩中張力等于它所能承受的最大

11、張力，繩子松弛時(shí)，張力FT03臨界問題的常用解法(1)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(dá)到正確解決問題的目的(2)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(shí)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(shí)，往往用假設(shè)法解決問題(3)數(shù)學(xué)方法：將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件如圖33所示，靜止在光滑水平面上的斜面體，質(zhì)量為M，傾角為其斜面上有一靜止的滑塊，質(zhì)量為m，兩者之間的動摩擦因數(shù)為，滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動摩擦力，重力加速度為g現(xiàn)給斜面體施加水平向右的力使斜面體加速運(yùn)動，求：圖33(1)若要使滑塊與斜

12、面體一起加速運(yùn)動，圖中水平向右的力F的最大值；(2)若要使滑塊做自由落體運(yùn)動，圖中水平向右的力F的最小值 【導(dǎo)學(xué)號：】題眼點(diǎn)撥“滑塊與斜面體一起加速運(yùn)動”說明二者有相同加速度；“F的最大值”對應(yīng)物塊受的靜摩擦力達(dá)最大；“滑塊做自由落體運(yùn)動”說明滑塊與斜面體之間無作用解析(1)當(dāng)滑塊與斜面體一起向右加速時(shí)，力F越大，加速度越大，當(dāng)F最大時(shí)，斜面體對滑塊的靜摩擦力達(dá)到最大值Ffm，滑塊受力如圖所示設(shè)一起加速的最大加速度為a，對滑塊應(yīng)用牛頓第二定律得：FNcos Ffmsin mgFfmcos FN sin ma由題意知FfmFN聯(lián)立解得ag對整體受力分析F(Mm)a聯(lián)立解得F(2)如圖所示，要使滑

13、塊做自由落體運(yùn)動，滑塊與斜面體之間沒有力的作用，滑塊的加速度為g，設(shè)此時(shí)斜面體的加速度為aM，則對斜面體：FMaM當(dāng)水平向右的力F最小時(shí)，二者沒有相互作用但仍接觸，則有tan ，即tan 聯(lián)立解得F答案(1)(2)突破訓(xùn)練2有一項(xiàng)“快樂向前沖”的游戲可簡化如下：如圖34所示，滑板長L1 m，起點(diǎn)A到終點(diǎn)線B的距離s5 m開始滑板靜止，右端與A平齊，滑板左端放一可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊，對滑塊施一水平恒力F使滑板前進(jìn)板右端到達(dá)B處沖線，游戲結(jié)束已知滑塊與滑板間動摩擦因數(shù)05，地面視為光滑，滑塊質(zhì)量m12 kg，滑板質(zhì)量m21 kg，取重力加速度g10 m/s2求：圖34(1)滑板由A滑到B的最短時(shí)間可達(dá)

14、多少？(2)為使滑板能以最短時(shí)間到達(dá)，水平恒力F的取值范圍如何？解析(1)滑板一直加速，所用時(shí)間最短設(shè)滑板加速度為a2，F(xiàn)fm1gm2a2a210m/s2st1 s(2)滑塊與滑板剛好相對滑動時(shí)，F(xiàn)最小，此時(shí)可認(rèn)為二者加速度相等，F(xiàn)1m1gm1a2F130 N當(dāng)滑板運(yùn)動到B點(diǎn)，滑塊剛好脫離滑板時(shí)，F(xiàn)最大，設(shè)滑塊加速度為a1，F(xiàn)2m1gm1a1LF234 N則水平恒力大小范圍是30 NF34 N答案(1)1 s(2)30 NF34 N高考熱點(diǎn)|動力學(xué)中的多過程問題綜合運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)知識解決多過程問題，是本章的重點(diǎn)，更是每年高考的熱點(diǎn)解決“多過程”問題的關(guān)鍵：首先明確每個(gè)“子過程”所遵守

15、的規(guī)律，其次找出它們之間的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，然后列出“過程性方程”與“狀態(tài)性方程”“遼寧艦”在海上進(jìn)行“殲15”艦載機(jī)起降訓(xùn)練，如圖35所示，“遼寧艦”上的起飛跑道由長度為l116102m的水平跑道和長度為l220 m的傾斜跑道兩部分組成，水平跑道與傾斜跑道末端的高度差h40 m一架質(zhì)量為m20104kg的飛機(jī)，其噴氣發(fā)動機(jī)的推力大小恒為F1.2105N，方向與速度方向相同，在運(yùn)動過程中飛機(jī)受到的平均阻力大小為飛機(jī)重力的假設(shè)“遼寧艦”處于靜止?fàn)顟B(tài)，飛機(jī)質(zhì)量視為不變并可看成質(zhì)點(diǎn)，g取10 m/s2圖35(1)求飛機(jī)在水平跑道運(yùn)動的時(shí)間及到達(dá)傾斜跑道末端時(shí)的速度大?。?2)為了使飛機(jī)在傾斜跑道的末端達(dá)到起飛

16、速度100 m/s，外界還需要在整個(gè)水平跑道階段對飛機(jī)施加助推力，求助推力F推的大小 【導(dǎo)學(xué)號：】題眼點(diǎn)撥“發(fā)動機(jī)的推力及阻力大小恒定”可知飛機(jī)做勻變速直線運(yùn)動；“在整個(gè)水平跑道階段對飛機(jī)施加助推力”可知水平跑道上合外力為助推力、發(fā)動機(jī)推力及阻力的合力，可求出加速度解析(1)飛機(jī)在水平跑道上運(yùn)動時(shí)，水平方向受到推力與阻力的作用，設(shè)加速度大小為a1，末速度大小為v1，運(yùn)動時(shí)間為t1，有F合Ffma1vv2a1l1v1a1t1其中v00，f0.1 mg，代入已知數(shù)據(jù)可得a150 m/s2，v140 m/s，t18.0 s飛機(jī)在傾斜跑道上運(yùn)動時(shí)，沿傾斜跑道受到推力、阻力與重力沿斜面方向的分力作用，設(shè)

17、沿斜面方向的加速度大小為a2，末速度大小為v2，沿斜面方向有F合Ffmgsin ma2，其中sin vv2a2l2代入已知數(shù)據(jù)可得a23.0 m/s2，v2 m/s41.5 m/s(2)飛機(jī)在水平跑道上運(yùn)動時(shí)，水平方向受到推力、助推力與阻力作用，設(shè)加速度大小為a1、末速度大小為v1，有F合F推Ffma1v12v2a1l1飛機(jī)在傾斜跑道上運(yùn)動時(shí)，沿傾斜跑道受到推力、阻力與重力沿斜面方向的分力作用沒有變化，加速度大小a2a23.0 m/s2v22v122a2l2根據(jù)題意，v2100 m/s，代入已知數(shù)據(jù)解得F推5.175105 N答案(1)8.0 s 1.5 m/s(2)5175105 N如圖所示

18、，一兒童玩具靜止在水平地面上，一個(gè)幼兒用沿與水平面成30角的恒力拉著它沿水平面運(yùn)動，已知拉力F65 N，玩具的質(zhì)量m1 kg經(jīng)過時(shí)間t20 s，玩具移動了距離x2 m，這時(shí)幼兒松開手，玩具又滑行了一段距離后停下(取g10 m/s2)求：(1)玩具與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)松開手后玩具還能運(yùn)動多遠(yuǎn)？(3)幼兒要拉動玩具，拉力F與水平面夾角多大時(shí)，最省力？解析(1)玩具做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，由位移公式可得xat2解得a m/s2對玩具，由牛頓第二定律得Fcos 30(mgFsin 30)ma解得(2)松手時(shí)，玩具的速度vat2 m/s松手后，由牛頓第二定律得mgma解得a m/s2由勻變速運(yùn)動的速度位移公式得玩具的位移x06 m104 m(3)設(shè)拉力與水平方向的夾角為，玩