物理必修一第四章 階段復(fù)習(xí)課.ppt

1、階段復(fù)習(xí)課 第四章,理想實(shí)驗(yàn),勻速直線運(yùn)動狀態(tài),靜止?fàn)顟B(tài),質(zhì)量,控制變量法,成正比,成反比,作用力,大小相等,方向相反,同一條直線上,超重,失重,完全失重,一、整體法、隔離法分析連接體問題 1.連接體 多個相互關(guān)聯(lián)的物體組成的物體系統(tǒng)。如疊在一起、并排放在一起或用繩(或桿)連在一起的幾個物體。 2.隔離法與整體法 (1)隔離法:在分析連接體問題時,從研究問題的方便性出發(fā),將物體系統(tǒng)中的某一部分物體隔離出來,單獨(dú)分析研究的方法。 (2)整體法:在分析連接體問題時,將整個物體系統(tǒng)作為整體分析研究的方法。,(3)當(dāng)需要計算物體之間(或一個物體各部分之間)的相互作用力時,就必須把各個物體(或一個物體的

2、各個部分)隔離出來,根據(jù)各個物體(或一個物體的各個部分)的受力情況,畫出隔離體的受力圖,列出牛頓第二定律方程。 (4)許多具體問題中,常需要交叉運(yùn)用整體法和隔離法,有分有合,從而迅速求解相關(guān)問題。 注意:運(yùn)用整體法分析問題時,要求系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度的大小和方向均應(yīng)相同,根據(jù)牛頓第二定律對整體列方程。如果系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度僅大小相同,如通過滑輪連接的物體,應(yīng)采用隔離法根據(jù)牛頓第二定律分別列方程。,【典例1】(2013煙臺高一檢測)如圖所示,兩個用輕線相連的位于光滑水平面上的物塊,質(zhì)量分別為m1和m2。拉力F1和F2方向相反,與輕線沿同一水平直線,且F1F2。試求在兩個物塊運(yùn)動過程中輕線的拉力

3、FT。,【標(biāo)準(zhǔn)解答】以兩物塊整體為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律得 F1-F2=(m1+m2)a 隔離物塊m1,由牛頓第二定律得F1-FT=m1a 由兩式解得FT= 答案：,【變式備選】兩重疊在一起的滑塊,置于固定的、傾角為的斜面上,如圖所示,滑塊A、B的質(zhì)量分別為M、m,A與斜面間的動摩擦因數(shù)為1,B與A之間的動摩擦因數(shù)為2,已知兩滑塊都從靜止開始以相同的加速度從斜面滑下,滑塊B受到的摩擦力 (),A.等于零 B.方向沿斜面向上 C.大小等于1mgcos D.大小等于2mgcos,【解析】選B、C。把A、B兩滑塊作為一個整體，設(shè)其下滑加速 度為a，由牛頓第二定律得(M+m)gsin-1(M+m)

4、gcos =(M+m)a 解得 a=g(sin-1cos) 由于agsin，可見B隨A一起下滑過 程中，必然受到A對它沿斜面向上的摩 擦力，B正確。設(shè)摩擦力為FfB，由牛頓 第二定律，有mgsin-FfB=ma 得 FfB=mgsin-ma=mgsin-mg(sin-1cos) =1mgcos，C正確。,二、圖像在動力學(xué)中的應(yīng)用 在物理學(xué)問題中,給出已知條件和信息的方式有很多,諸如文字方式、表格方式、函數(shù)方式、圖像方式,其中圖像方式是最常見、最直觀的一種方式,運(yùn)用圖像求解問題也會更加直觀、形象。 1.常見的圖像形式 在動力學(xué)與運(yùn)動學(xué)問題中,常見、常用的圖像是位移圖像(x-t圖像)、速度圖像(v

5、-t圖像)和力的圖像(F-t圖像)等,這些圖像反映的是物體的運(yùn)動規(guī)律、受力規(guī)律,而絕非代表物體的運(yùn)動軌跡。,2.圖像問題的分析方法 遇到帶有物理圖像的問題時,要認(rèn)真分析圖像,先從它的物理意義、點(diǎn)、線段、斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積等方面了解圖像給出的信息,再利用共點(diǎn)力平衡、牛頓運(yùn)動定律及運(yùn)動學(xué)公式去解題。,【典例2】一質(zhì)量為m=40kg的小孩站 在電梯內(nèi)的體重計上。電梯從t=0時 刻由靜止開始上升,在0到6s內(nèi)體重 計示數(shù)F的變化如圖所示。試問:在 這段時間內(nèi)電梯上升的高度是多少?取重力加速度g=10m/s2。 【標(biāo)準(zhǔn)解答】由題圖可知,在t=0到t1=2s的時間內(nèi),體重計的示 數(shù)大于mg,故電

6、梯應(yīng)做向上的勻加速運(yùn)動。設(shè)在這段時間內(nèi)體 重計作用于小孩的力為F1,電梯及小孩的加速度為a1,由牛頓第 二定律,得F1-mg=ma1 在這段時間內(nèi)電梯上升的高度h1=,在t1=2s到t2=5 s的時間內(nèi),體重計的示數(shù)等于mg,故電梯應(yīng)做 勻速上升運(yùn)動,速度為t1時刻電梯的速度,即v1=a1t1 在這段時間內(nèi)電梯上升的高度h2=v1(t2-t1) 在t2=5s到t3=6s的時間內(nèi),體重計的示數(shù)小于mg,故電梯應(yīng)做向 上的勻減速運(yùn)動。設(shè)這段時間內(nèi)體重計作用于小孩的力為F2, 電梯及小孩的加速度為a2,由牛頓第二定律,得mg-F2=ma2 在這段時間內(nèi)電梯上升的高度 h3=v1(t3-t2)- a2

7、(t3-t2)2 電梯上升的總高度h=h1+h2+h3 代入數(shù)據(jù)解得h=9m。 答案:9m,【變式訓(xùn)練】(2013大連高一檢測)放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力F的作用,F的大小與時間t的關(guān)系如圖甲所示,物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示。取重力加速度g=10m/s2。由兩圖像可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)分別為(),A.m=0.5 kg,=0.4B.m=1.5 kg,= C.m=0.5 kg,=0.2D.m=1 kg,=0.2 【解析】選A。由F-t圖像和v-t圖像可得,物塊在2 s到4 s內(nèi)所 受外力F=3 N,物塊做勻加速運(yùn)動， a= =2 m/s2, F

8、-Ff=ma即3-10m=2m。 物塊在4 s到6 s內(nèi)所受外力F=2 N，物塊做勻速直線運(yùn)動，則 F=Ff,F=mg，并且 10m=2。 由解得m=0.5 kg,=0.4，故A選項正確。,三、動力學(xué)中的臨界極值問題 1.臨界極值問題 在運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)問題時,常常討論相互作用的物體是否會發(fā)生相對滑動,相互接觸的物體是否會發(fā)生分離等,這類問題就是臨界問題。 2.解題關(guān)鍵 解決臨界問題的關(guān)鍵是分析臨界狀態(tài)。例如,兩物體剛好要發(fā)生相對滑動時,接觸面上必須出現(xiàn)最大靜摩擦力;兩個物體要發(fā)生分離,相互之間的作用力彈力必定為零。,3.解決臨界問題的一般方法 (1)極限法。 題設(shè)中若出現(xiàn)“最大”“

9、最小”“剛好”等這類詞語時,一般就隱含著臨界問題,解決這類問題時,常常是把物理問題(或物理過程)引向極端,進(jìn)而使臨界條件或臨界點(diǎn)暴露出來,達(dá)到快速解決有關(guān)問題的目的。 (2)假設(shè)法。 有些物理問題在變化過程中可能會出現(xiàn)臨界問題,也可能不出現(xiàn)臨界問題,解答這類題,一般要用假設(shè)法。,(3)數(shù)學(xué)推理法。 根據(jù)分析的物理過程列出相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,然后由數(shù)學(xué)表達(dá)式討論出臨界條件。,【典例3】如圖所示，質(zhì)量m10 kg的 小球掛在傾角37的光滑斜面的 固定鐵桿上，求： (1)斜面和小球以a1 的加速度向右 勻加速運(yùn)動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力分別為多大？ (2)當(dāng)斜面和小球都以a2 的加速度向右勻加

10、速運(yùn)動時， 小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力分別為多大？,【標(biāo)準(zhǔn)解答】先求出臨界狀態(tài)時小球的加速度，假設(shè)小球剛要 離開斜面，這時FN0，受力情況如圖甲所示，故Fsin mg(豎直方向)，F(xiàn)cosma0(水平方向)。 所以a0gcot 。,(1)當(dāng)斜面和小球以a1的加速度向右勻加速運(yùn)動時，由于a1 a0，可知這時小球與斜面間有彈力，所以其受力情況如圖乙所示，故 F1cosFNsinma1(水平方向) F1sinFNcosmg(豎直方向) 解得F1100 N，F(xiàn)N50 N。,(2)當(dāng)斜面和小球以a2的加速度向右勻加速運(yùn)動時，由于a2 a0，可知這時小球已脫離斜面，所以其受力情況如圖丙所示， 故F2si

11、nmg(豎直方向) F2cosma2(水平方向)。 兩式平方相加，可得F2 200 N。 由牛頓第三定律知：當(dāng)以加速度a1運(yùn)動時，小球?qū)K的拉力為 100 N，對斜面的壓力為50 N；當(dāng)以加速度a2運(yùn)動時，小球?qū)?繩的拉力為200 N，對斜面的壓力為0。 答案：(1)100 N 50 N (2)200 N 0,【變式訓(xùn)練】鮮蛋儲運(yùn)箱中放有光滑 的塑料蛋托架，架上有排列整齊的卵 圓形凹槽，如圖所示，圖中O為圓心， A、B兩點(diǎn)為水平槽口，角為半徑OA 與水平線AB的夾角，已知汽車輪胎與 柏油路面的動摩擦因數(shù)為，當(dāng)運(yùn)蛋的汽車急剎車時，為避免 蛋從槽中滾出，圖中角的正切值應(yīng)小于多少？,【解析】設(shè)蛋剛好

12、不滾出的夾角為，對 蛋受力分析，如圖所示，根據(jù)平行四邊形 定則，由牛頓第二定律得F合= =ma，所 以a= ，對汽車有m0g=m0a，故a=g。 因此 =g，解得tan= 。 那么，蛋不從槽中滾出，要求，則tan 。 答案：,四、動力學(xué)中的傳送帶問題 1.摩擦力是否影響傳送帶的運(yùn)動:是因?yàn)閹觽魉蛶У碾妱訖C(jī)在起作用(摩擦力不影響傳送帶的運(yùn)動狀態(tài))。 2.分析該類問題的關(guān)鍵:分析物體與傳送帶間的滑動摩擦力方向,進(jìn)而分析物體的運(yùn)動規(guī)律,這是分析傳送帶問題的關(guān)鍵。,3.常見的傳送帶模型:有兩種,一個是水平方向的傳送帶;另一個是與水平方向成一定角度的傳送帶。 (1)物體在水平傳送帶上的運(yùn)動有兩種可能:

13、若物體到達(dá)傳送帶的另一端時速度還沒有達(dá)到傳送帶的速度,則該物體一直做勻變速直線運(yùn)動;若物體到達(dá)傳送帶的另一端之前速度已經(jīng)和傳送帶相同,則物體先做勻變速直線運(yùn)動后做勻速直線運(yùn)動。 (2)對斜傳送帶要分析最大靜摩擦力和重力沿斜面方向的分力的關(guān)系,如果最大靜摩擦力小于重力沿斜面的分力,則物體做勻變速運(yùn)動;如果最大靜摩擦力大于重力沿斜面的分力,則物體做勻速運(yùn)動。,【典例4】如圖所示,傳送帶與水平 面夾角為37,傳送帶以10m/s的速 率運(yùn)動,傳送帶輪沿順時針方向轉(zhuǎn) 動?，F(xiàn)在在傳送帶上端A處無初速 地放上一個質(zhì)量為m=0.5kg的小物塊,它與傳送帶間的動摩擦因 數(shù)為0.5,若傳送帶A到B的長度為16m,

14、g取10m/s2,則物塊從A運(yùn) 動到B的時間為多少?,【標(biāo)準(zhǔn)解答】由于0.5tan0.75，物塊一定沿傳送帶 對地下移，且不會與傳送帶相對靜止。 設(shè)從物塊剛放上到達(dá)到傳送帶速度10 m/s時，物塊位移為s1， 加速度為a1，時間為t1，因物塊速率小于傳送帶速率，根據(jù)牛 頓第二定律，a1= =10 m/s2，方向沿斜面向 下。 t1= =1 s,s1= =5 m傳送帶長度。設(shè)從物塊速度 為10 m/s到B端所用時間為t2，加速度為a2，位移為s2，物塊速 度大于傳送帶速度，物塊受滑動摩擦力沿斜面向上，有,a2= =2 m/s2 s2= ，即(16-5) m=10t2+ , t2=1 s(t2=-

15、11 s舍去) 所用總時間t=t1+t2=2 s。 答案：2 s,【變式訓(xùn)練】水平傳送帶被廣泛地應(yīng) 用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行 李進(jìn)行安全檢查。如圖所示為一水平 傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持恒定的速率v 1 m/s運(yùn)行。一質(zhì)量為4 kg的行李無初速地放在A處，傳送 帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動，隨后行 李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動。設(shè)行李與傳送帶 間的動摩擦因數(shù)0.1，A、B間的距離L2 ，取 10 m/s2。,(1)求行李剛開始運(yùn)動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大 ??； (2)求行李做勻加速直線運(yùn)動的時間； (3)如果提高傳送帶的運(yùn)行速率，行李

16、就能被較快地傳送到B 處。求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn) 行速率。 【解析】(1)由物體“無初速地放在A處”得到物體將相對傳送 帶運(yùn)動，滑動摩擦力方向向右，其大小為Fmg4 N，由牛 頓第二定律，得a 1 m/s2。,(2)設(shè)行李做勻加速運(yùn)動的時間為t，行李加速運(yùn)動的末速度為 v1 m/s。 則v=at，即t 1 s。 此時物體運(yùn)動的位移s0= =0.5 mL，故物體還沒有到達(dá)B 點(diǎn)，其勻加速直線運(yùn)動的時間為1 s。,(3)當(dāng)行李從A處到B處一直勻加速，則傳送時間最短(可用速度 時間圖像來表示進(jìn)行理解，關(guān)鍵是保證圖像包圍的面積一樣即 位移一樣，看是先加速后勻速還是一直加速

17、到達(dá)B處時哪種情 況所用時間短)據(jù)L=v0t+ 代入v0=0,a=1 m/s2,L=2 m,解得t 2 s， 傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn)行速率為v=at=2 m/s 答案：(1)4 N 1 m/s2 (2)1 s (3)2 s 2 m/s,1.(2012浙江高考)如圖所示， 與水平面夾角為30的固定斜 面上有一質(zhì)量m=1.0 kg的物體， 細(xì)繩的一端與物體相連，另一端經(jīng)摩擦不計的定滑輪與固定的 彈簧秤相連。物體靜止在斜面上，彈簧秤的示數(shù)為4.9 N。關(guān) 于物體受力的判斷(取g=9.8 m/s2),下列說法正確的是( ),A.斜面對物體的摩擦力大小為零 B.斜面對物體的摩擦力大小為4.9 N，方向沿斜面

18、向上 C.斜面對物體的支持力大小為4.9 N，方向豎直向上 D.斜面對物體的支持力大小為4.9 N，方向垂直斜面向上 【解析】選A。物體受到重力、支持力和繩子的拉力作用，重 力沿斜面向下的分力為mgsin=4.9 N，沿斜面方向的合力為 零，所以物體沒有運(yùn)動的趨勢，摩擦力大小為零，選項A正 確、B錯誤；斜面對物體的支持力大小等于mgcos= ， 方向垂直斜面向上，選項C、D錯誤。,2.(2011上海高考)受水平外力F作用 的物體,在粗糙水平面上做直線運(yùn)動, 其v-t圖線如圖所示,則() A.在0t1秒內(nèi),外力F大小不斷增大 B.在t1時刻,外力F為零 C.在t1t2秒內(nèi),外力F大小可能不斷減小

19、 D.在t1t2秒內(nèi),外力F大小可能先減小后增大,【解析】選C、D。0t1秒內(nèi),物體加速運(yùn)動,F-Ff=ma,從圖像斜率看,這段時間內(nèi)的加速度減小,所以,0t1秒內(nèi),F不斷減小,A錯誤;從圖像斜率看在t1時刻,加速度為零,F=Ff,B錯誤;在t1t2秒內(nèi)減速運(yùn)動,若開始時F的方向與a相反,則Ff-F=ma,從圖像斜率看加速度逐漸增大,因此F不斷減小,C正確;當(dāng)F減小到零,反向之后,Ff+F=ma,當(dāng)F增大時,加速度a逐漸增大,D正確。,3.(2011新課標(biāo)全國卷)如圖,在光 滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的 木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。 假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等

20、?，F(xiàn)給 木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù)),木板和木塊 加速度的大小分別為a1和a2,下列反映a1和a2變化的圖線中正確 的是(),【解析】選A。開始運(yùn)動時F較小，兩物體之間為靜摩擦力，不 會相對滑動，由牛頓第二定律有，kt=(m1m2)a，解得a= ，在a-t圖像中是一條直線，設(shè)m1與m2之間的動摩擦因 數(shù)為，m1的最大加速度a1= 。使木塊與木板保持相對靜 止的最大外力F0= ，當(dāng)外力FF0時，兩物體開始 相對滑動，此時兩物體之間為滑動摩擦力，對m1應(yīng)用牛頓第二 定律有，m2g=m1a1，解得a1= 為定值，在a-t圖像中是一 條平行于t軸的直線，對m2應(yīng)用牛頓第二定律有，

21、kt-m2g= m2a2，解得a2= ，由于 ，則相對滑動后在 a-t圖像中a2的斜率更大，故B、C、D錯，A正確。,4.(2010海南高考)如圖所示,木箱內(nèi)有一豎直放置的彈簧,彈簧上方有一物塊:木箱靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上。若在某一段時間內(nèi),物塊對箱頂剛好無壓力,則在此段時間內(nèi),木箱的運(yùn)動狀態(tài)可能為(),A.加速下降B.加速上升 C.減速上升D.減速下降 【解析】選B、D。木箱靜止時物塊對箱頂有壓力,則物塊受到箱頂向下的壓力,當(dāng)物塊對箱頂剛好無壓力時,物塊所受合外力的方向向上,表明系統(tǒng)有向上的加速度,是超重,可能是加速上升,也可能是減速下降,B、D正確。,5.(2010全國卷)

22、如圖所示,輕彈簧上 端與一質(zhì)量為m的木塊1相連,下端與另一 質(zhì)量為M的木塊2相連,整個系統(tǒng)置于水平 放置的光滑木板上,并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn) 將木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的 瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2。重力加速度大小 為g,則有() A.a1=0,a2=gB.a1=g,a2=g C.a1=0,a2=D.a1=g,a2=,【解析】選C。在抽出木板的瞬間,彈簧對木塊1的支持力和對 木塊2的壓力并未改變。木塊1受重力和支持力,mg=F,a1=0,木 塊2受重力和壓力,根據(jù)牛頓第二定律a2= ,故 C正確。,6.(2010山東高考)某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧測力計固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測力計的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動到PQ處的時間t。,(1)木板