高中物理必修1學(xué)案與習(xí)題-第四章力與運(yùn)動(dòng)

1、第四章 力與運(yùn)動(dòng)核心內(nèi)容課標(biāo)解讀伽利略實(shí)驗(yàn)與牛頓第一定律1了解相關(guān)物理學(xué)史2知道伽利略理想實(shí)驗(yàn)裝置3了解伽利略以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行邏輯推理的思想方法4理解慣性的概念，能解釋慣性現(xiàn)象 影響加速度的因素5能利用基本的測(cè)量方法測(cè)量加速度6認(rèn)識(shí)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，并能與生活相聯(lián)系7對(duì)影加速度的因素進(jìn)行合理的假設(shè)和判斷牛頓第二定律8理解加速度與物體所受合外力、質(zhì)量的關(guān)系9知道測(cè)量加速度大小的方法10了解幾種測(cè)量器材，11理解牛頓第二定律的內(nèi)容和公式12理解1N的大小定義超重和失重13了解超重和失重現(xiàn)象14理解超重現(xiàn)象和失重的原因15知道完全失重現(xiàn)象力學(xué)單位16理解單位制，知道基本單位和導(dǎo)出單位牛頓運(yùn)動(dòng)三

2、定律在經(jīng)典物理學(xué)中是最重要、最基本的規(guī)律，是力學(xué)乃至整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ)。 歷年高考對(duì)本章知識(shí)的考查重點(diǎn)：慣性、力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的理解；熟練應(yīng)用牛頓定律分析和解決兩類問(wèn)題(已知物體的受力確定物體的運(yùn)動(dòng)情況、已知物體的運(yùn)動(dòng)情況確定物體的受力)。 命題的能力考查涉及：在正交的方向上質(zhì)點(diǎn)受力合成和分解的能力；應(yīng)用牛頓定律解決學(xué)科內(nèi)和跨學(xué)科綜合問(wèn)題的能力；應(yīng)用超重和失重的知識(shí)定量分析一些問(wèn)題；能靈活運(yùn)用隔離法和整體法解決簡(jiǎn)單連接體問(wèn)題的能力；應(yīng)用牛頓定律解題時(shí)的分析推理能力。 命題的最新發(fā)展：聯(lián)系理科知識(shí)的跨學(xué)科綜合問(wèn)題。一、 牛頓第一定律（慣性定律）： 知識(shí)梳理 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直

3、到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 1理解要點(diǎn)： 運(yùn)動(dòng)是物體的一種屬性，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持。 它定性地揭示了運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因。 第一定律是牛頓以伽俐略的理想斜面實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，總結(jié)前人的研究成果加以豐富的想象而提出來(lái)的；定律成立的條件是物體不受外力，不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證。 牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，不能認(rèn)為它是牛頓第二定律合外力為零時(shí)的特例，第一定律定性地給出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，第二定律定量地給出力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。 2慣性：物體保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性。 慣性是物體的固有屬性，與物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 質(zhì)量

4、是物體慣性大小的量度。 由牛頓第二定律定義的慣性質(zhì)量m=F/a和由萬(wàn)有引力定律定義的引力質(zhì)量嚴(yán)格相等。 慣性不是力，慣性是物體具有的保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)、力是物體對(duì)物體的作用，慣性和力是兩個(gè)不同的概念。 例題評(píng)析【例1】 火車在長(zhǎng)直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一個(gè)人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原處，這是因?yàn)?( ) A人跳起后，廂內(nèi)空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng) B人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個(gè)向前的力，推動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng) C人跳起后，車在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時(shí)間很短，偏后距離太小，不明顯而已 D人跳起后直到落地，在水平

5、方向上人和車具有相同的速度 【分析與解答】 因?yàn)閼T性的原因，火車在勻速運(yùn)動(dòng)中火車上的人與火車具有相同的水平速度，當(dāng)人向上跳起后，仍然具有與火車相同的水平速度，人在騰空過(guò)程中，由于只受重力，水平方向速度不變，直到落地，選項(xiàng)D正確。 【說(shuō)明】 乘坐氣球懸在空中，隨著地球的自轉(zhuǎn)，免費(fèi)周游列國(guó)的事情是永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的，慣性無(wú)所不在，只是有時(shí)你感覺(jué)不到它的存在。 【答案】D 能力訓(xùn)練1 1交通法規(guī)規(guī)定，坐在小汽車前排的司機(jī)和乘客都應(yīng)在胸前系上安全帶，這主要是為了減輕下列哪種情況出現(xiàn)時(shí)，可能對(duì)人造成的傷害？（ ） A車速太快 B車速太慢 C緊急剎車 D突然啟動(dòng)2在一列火車的車廂里，有一個(gè)自來(lái)水龍頭，第一段時(shí)

6、間內(nèi)，水滴落在水龍頭的正下方A點(diǎn)，第二段時(shí)間內(nèi)，水滴落在A點(diǎn)的右方B點(diǎn)，那么火車的運(yùn)動(dòng)可能是：（ ）A 先靜止，后向右做加速運(yùn)動(dòng)。B 先做勻速運(yùn)動(dòng)，后做加速運(yùn)動(dòng)。C 先做勻速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)。D 上述三種情況都有可能發(fā)生。3火車在平直軌道上勻速行駛, 門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起, 發(fā)現(xiàn)仍落回車上原處, 這是因?yàn)椋?） A、人跳起后, 車廂內(nèi)空氣給他以向前的力, 帶著他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)B、人跳起的瞬間, 車廂地板給他一個(gè)向前的力, 推動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)C、人跳起后, 車在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng), 所以人落下后必定偏后一些, 只是由于時(shí)間很短, 偏后距離太小, 不明顯而已D、人跳起后直到落地

7、, 在水平方向上人和車始終有相同的速度4下列關(guān)于慣性的說(shuō)法正確的是（ ）A一個(gè)同學(xué)看見(jiàn)某人推不動(dòng)原來(lái)靜止的小車，于是他說(shuō)，這是因?yàn)樾≤嚨膽T性太大的緣故B一個(gè)物體原來(lái)以速度運(yùn)動(dòng)，后來(lái)速度變?yōu)?，則其慣性變大了C 知月球上的重力加速度是地球上的，所以將一個(gè)物體從地球移到月球，其慣性減小為D 在宇宙飛船內(nèi)的物體具有慣性5摩托車做飛越障礙物的表演時(shí)為了減少向前翻車的危險(xiǎn)，下列說(shuō)法正確的是：（ ）A 應(yīng)該前輪先著地。B 應(yīng)該后輪先著地。C 應(yīng)該前后輪同時(shí)著地。D 哪個(gè)車輪先著地與翻車危險(xiǎn)無(wú)關(guān)。6如圖所示，一個(gè)劈形物體A，各面均光滑，放在固定斜面上，上面成水平，水平面上放一光滑小球B，劈形物體從靜止開(kāi)始釋放

8、，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是 A沿斜面向下的直線 B豎直向下的直線 C無(wú)規(guī)則的曲線E 拋物線7做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，如果下落過(guò)程中某時(shí)刻重力突然消失，物體的運(yùn)動(dòng)情況是：（ ）A 懸浮在空中不動(dòng)。B 速度逐漸減小。C 保持一定速度向下勻速直線運(yùn)動(dòng)。D 無(wú)法判斷。8如圖所示，運(yùn)輸液體的槽車的液面上有氣泡，當(dāng)車在水平直路上由靜止啟動(dòng)時(shí)，氣泡將相對(duì)車向 運(yùn)動(dòng)；剎車時(shí)，氣泡將相對(duì)車向 運(yùn)動(dòng)。9火車在長(zhǎng)直水平軌道上勻速行駛在火車的天花板上用軟質(zhì)電線掛一電燈，怎樣由電燈的位置來(lái)判斷火車是在勻速行駛中？為什么？若突然加速或減速呢？10一個(gè)在日本的旅游者，想來(lái)中國(guó)他設(shè)想將自己懸掛在空中的大氣球中，由于地球的

9、自轉(zhuǎn)，只要在空中停留幾個(gè)小時(shí)，就可以到達(dá)中國(guó)，您認(rèn)為這有能否實(shí)現(xiàn)_，原因是_二、牛頓第二定律（實(shí)驗(yàn)定律） 知識(shí)梳理1. 定律內(nèi)容 物體的加速度a跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量m成反比。 2. 公式： 理解要點(diǎn)： 因果性：是產(chǎn)生加速度a的原因，它們同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)存在，同時(shí)消失； 方向性：a與都是矢量,，方向嚴(yán)格相同； 瞬時(shí)性和對(duì)應(yīng)性：a為某時(shí)刻物體的加速度，是該時(shí)刻作用在該物體上的合外力。牛頓第二定律適用于宏觀, 低速運(yùn)動(dòng)的情況。 例題評(píng)析【例2】如圖，自由下落的小球下落一段時(shí)間后，與彈簧接觸，從它接觸彈簧開(kāi)始，到彈簧壓縮到最短的過(guò)程中，小球的速度、加速度、合外力的變化情況是怎

10、樣的? 【分析與解答】 因?yàn)樗俣茸兇蠡蜃冃∪Q于加速度和速度方向的關(guān)系，當(dāng)a與v同向時(shí),v增大；當(dāng)a與v反向時(shí)，v減小；而a由合外力決定，所以此題要分析v,a的大小變化，必須先分析小球的受力情況。 小球接觸彈簧時(shí)受兩個(gè)力的作用：向下的重力和向上的彈力。在接觸的頭一階段，重力大于彈力，小球合力向下，且不斷變小(因?yàn)镕合=mg-kx，而x增大)，因而加速度減小(因?yàn)閍=F/m)，由于v方向與a同向，因此速度繼續(xù)變大。 當(dāng)彈力增大到大小等于重力時(shí)，合外力為零，加速度為零，速度達(dá)到最大。 之后，小球由于慣性繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，但彈力大于重力，合力向上，逐漸變大(因?yàn)镕=kx-mg=ma)，因而加速度向上且變

11、大，因此速度逐漸減小至零。小球不會(huì)靜止在最低點(diǎn)，以后將被彈簧上推向上運(yùn)動(dòng)。 綜上分析得：小球向下壓彈簧過(guò)程，F(xiàn)方向先向下后向上，先變小后交大；a方向先向下后向上，大小先變小后變大；v方向向下，大小先變大后變小。 【注意】 在分析物體某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，要養(yǎng)成一個(gè)科學(xué)分析習(xí)慣，即：這一過(guò)程可否劃分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同的小過(guò)程，中間是否存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如上題中彈力等于重力這一位置是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)分為兩個(gè)階段分析。 【例3】 如圖所示，一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1L2的兩根細(xì)線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時(shí)物體的加

12、速度?！痉治雠c解答】 剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體即將作圓周運(yùn)動(dòng)，所以其加速度方向必和L1垂直，L1中的彈力發(fā)生突變，彈力和重力的合力與L1垂直；可求出瞬間加速度為a=gsin。 (2)若將圖中的細(xì)線L1，改變?yōu)殚L(zhǎng)度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧，如圖所示，其他條件不變，求解的步驟和結(jié)果與例3相同嗎？ 【說(shuō)明】 (1)牛頓第二定律是力的瞬時(shí)作用規(guī)律，加速度和力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失，分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析瞬時(shí)前后的受力情況及其變化。 (2)明確兩種基本模型的特點(diǎn)。 A輕繩不需要形變恢復(fù)時(shí)間、在瞬時(shí)問(wèn)題中，其彈力可以突變，成為零或者別的值。 B輕彈簧(或橡皮繩)需要較長(zhǎng)的形

13、變恢復(fù)時(shí)間，在瞬時(shí)問(wèn)題中，其彈力不能突變，大小方向均不變?！纠?】 將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下頂板安有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng)，當(dāng)箱以a=2.0m/s2的加速度作豎直向上的勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.ON，下頂板的傳感器顯示的壓力為10.ON，g取10m/s2 (1)若上頂板的傳感器的示數(shù)是下頂板的傳感器示數(shù)的一半，試判斷箱的運(yùn)動(dòng)情況。 (2)要使上頂板傳感器的示數(shù)為O，箱沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)可能是怎樣的?【分析與解答】 以金屬塊為研究對(duì)象，設(shè)金屬塊的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律，有F2+mg-F1=ma 解得m=O.5kg (1)由

14、于上頂板仍有壓力，說(shuō)明彈簧的長(zhǎng)度沒(méi)有變化，因此彈簧彈力仍為lO.ON，可見(jiàn)上頂板的壓力是5N，設(shè)此時(shí)的加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律，有 F1-F1/2-mg=mal， 即得a1=O，即此時(shí)箱靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)要想上頂板沒(méi)有壓力，彈簧的長(zhǎng)度只能等于或小于目前的長(zhǎng)度，即下頂板的壓力只能等于或大干10.ON，這時(shí)金屬塊的加速度為a2，應(yīng)滿足 ma210.O-mg 得a210m/s2，即只要箱的加速度為向上，等于或大于10m/s2(可以向上作加速運(yùn)動(dòng)，也可以向下作減速運(yùn)動(dòng))，上頂板的壓力傳感器示數(shù)為零。 【說(shuō)明】 利用傳感器可以做很多的物理實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然傳感器的種類多種多樣，以后我們還會(huì)遇到

15、。【例5】 如圖所示，質(zhì)量為m的入站在自動(dòng)扶梯上，扶梯正以加速度a向上做減速運(yùn)動(dòng)，a與水平方向的夾角為求人受的支持力和摩擦力。【分析與解答】 題中人對(duì)扶梯無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則人、梯系統(tǒng)的加速度(對(duì)地)為a，方向與水平方向的夾角為斜向下，梯的臺(tái)面是水平的，所以梯對(duì)人的支持力N豎直向上，人受的重力mg豎直向下。由于僅靠N和mg不可能產(chǎn)生斜向下的加速度，于是可判定梯對(duì)人有水平方向的靜摩擦力，。解法1 以人為研究對(duì)象，受力分析如圖所示。因摩擦力f為待求且必沿水平方向，設(shè)水平向右。為不分解加速度a，建立圖示坐標(biāo)，并規(guī)定正方向。X方向 mgsin-Nsin-fcos=maY方向 mgcos+fsin-Ncos=

16、0解得：N=m(g-asin) f=-macos為負(fù)值，說(shuō)明摩擦力的實(shí)際方向與假設(shè)相反，為水平向左。解法二：將加速度a沿水平方向與豎直方向分解，如圖ax=acos ay=asin水平方向：f=max=macos豎直方向：mg-N=may=masin聯(lián)立可解得結(jié)果?！纠?】如圖1所示，在原來(lái)靜止的木箱內(nèi)，放有A物體，A被一伸長(zhǎng)的彈簧拉住且恰好靜止，現(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)A被彈簧拉動(dòng)，則木箱的運(yùn)動(dòng)情況可能是（ ） A. 加速下降B. 減速上升 C. 勻速向右運(yùn)動(dòng)D. 加速向左運(yùn)動(dòng) 1. ABD【分析與解答】：木箱未運(yùn)動(dòng)前，A物體處于受力平衡狀態(tài)，受力情況：重力mg、箱底的支持力N、彈簧拉力F和最大的靜摩擦力（

17、向左），由平衡條件知： 物體A被彈簧向右拉動(dòng)（已知），可能有兩種原因，一種是彈簧拉力（新情況下的最大靜摩擦力），可見(jiàn)，即最大靜摩擦力減小了，由知正壓力N減小了，即發(fā)生了失重現(xiàn)象，故物體運(yùn)動(dòng)的加速度必然豎直向下，由于物體原來(lái)靜止，所以木箱運(yùn)動(dòng)的情況可能是加速下降，也可能是減速上升，A對(duì)B也對(duì)。 另一種原因是木箱向左加速運(yùn)動(dòng)，最大靜摩擦力不足使A物體產(chǎn)生同木箱等大的加速度，即的情形，D正確。勻速向右運(yùn)動(dòng)的情形中A的受力情況與原來(lái)靜止時(shí)A的受力情況相同，且不會(huì)出現(xiàn)直接由靜止改做勻速運(yùn)動(dòng)的情形，C錯(cuò)。總結(jié).應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟 (1)選取研究對(duì)象：根據(jù)題意，研究對(duì)象可以是單一物體，也可以是幾個(gè)物

18、體組成的物體系統(tǒng)。 (2)分析物體的受力情況 (3)建立坐標(biāo) 若物體所受外力在一條直線上，可建立直線坐標(biāo)。 若物體所受外力不在一直線上，應(yīng)建立直角坐標(biāo)，通常以加速度的方向?yàn)橐蛔鴺?biāo)軸，然后向兩軸方向正交分解外力。 (4)列出第二定律方程 (5)解方程，得出結(jié)果 能力訓(xùn)練21一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，在5個(gè)共點(diǎn)力作用下保持平衡，現(xiàn)同時(shí)撤消大小分別是15N和10N的兩個(gè)力，其余的力保持不變，此時(shí)物體加速度大小可能是： A2m/s2 B3m/s2 C12m/s2 D15m/s22如圖所示，小車上有一彎折硬桿，桿下端固定一質(zhì)量為m的小球。當(dāng)小車向左加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力方向的說(shuō)法中正確的是 A

19、可能豎直向上 B可能水平向左 C可能沿桿向上 D一定沿桿向上3如圖所示，有一箱裝得很滿的土豆，以一定的初速在動(dòng)摩擦因數(shù)為的水平地面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)其它外力及空氣阻力，則其中一個(gè)質(zhì)量為m的土豆A受其它土豆對(duì)它的總作用力大小應(yīng)是 4 一個(gè)物塊與豎直墻壁接觸，受到水平推力F的作用。力F隨時(shí)間變化的規(guī)律為（常量k0）。設(shè)物塊從時(shí)刻起由靜止開(kāi)始沿墻壁豎直向下滑動(dòng)，物塊與墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，得到物塊與豎直墻壁間的摩擦力f隨時(shí)間t變化的圖象，如圖所示，從圖線可以得出 A. 在時(shí)間內(nèi)，物塊在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) B. 在時(shí)間內(nèi)，物塊在豎直方向做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng) C. 物塊的重力等于a D. 物

20、塊受到的最大靜摩擦力總等于b 5 如圖4所示，幾個(gè)傾角不同的光滑斜面具有共同的底邊AB，當(dāng)物體由靜止沿不同的傾角從頂端滑到底端，下面哪些說(shuō)法是正確的？ A. 傾角為30時(shí)所需時(shí)間最短 B. 傾角為45所需時(shí)間最短 C. 傾角為60所需時(shí)間最短 D. 所需時(shí)間均相等 6 質(zhì)量的物體在拉力F作用下沿傾角為30的斜面斜向上勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小為，力F的方向沿斜面向上，大小為10N。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若突然撤去拉力F，在撤去拉力F的瞬間物體的加速度的大小是_；方向是_。7如圖所示，傳送帶AB段是水平的，長(zhǎng)20 m，傳送帶上各點(diǎn)相對(duì)地面的速度大小是2 m/s，某物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1?，F(xiàn)將該物

21、塊輕輕地放在傳送帶上的A點(diǎn)后，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)B點(diǎn)？（g取）專題三.第二定律應(yīng)用： 知識(shí)梳理 1.物體系. (1)物體系中各物體的加速度相同，這類問(wèn)題稱為連接體問(wèn)題。這類問(wèn)題由于物體系中的各物體加速度相同，可將它們看作一個(gè)整體，分析整體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，可以根據(jù)牛頓第二定律，求出整體的外力中的未知力或加速度。若要求物體系中兩個(gè)物體間的相互作用力，則應(yīng)采用隔離法。將其中某一物體從物體系中隔離出來(lái)，進(jìn)行受力分析，應(yīng)用第二定律，相互作用的某一未知力求出，這類問(wèn)題，應(yīng)是整體法和隔離法交替運(yùn)用，來(lái)解決問(wèn)題的。 (2)物體系中某一物體作勻變速運(yùn)動(dòng)，另一物體處于平衡狀態(tài)，兩物體在相互作用，這類問(wèn)題應(yīng)采用

22、牛頓第二定律和平衡條件聯(lián)立來(lái)解決。應(yīng)用隔離法，通過(guò)對(duì)某一物體受力分析應(yīng)用第二定律(或平衡條件)，求出兩物體間的相互作用，再過(guò)渡到另一物體，應(yīng)用平衡條件(或第二定律)求出最后的未知量。 2臨界問(wèn)題 某種物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為另一種物理現(xiàn)象的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫做臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)又可理解為“恰好出現(xiàn)”與“恰好不出現(xiàn)”的交界狀態(tài)。 處理臨界狀態(tài)的基本方法和步驟是：分析兩種物理現(xiàn)象及其與臨界值相關(guān)的條件；用假設(shè)法求出臨界值；比較所給條件與臨界值的關(guān)系，確定物理現(xiàn)象，然后求解 例題評(píng)析【例7】 如圖所示，光滑的水平桌面上放著一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻直棒，用水平向左的拉力F作用在棒的左端。則棒的各部分相互作用的力沿棒長(zhǎng)向左的變化

23、規(guī)律是_。 【分析與解答】本題研究棒內(nèi)各部分間的相互作用力的變化規(guī)律，要將整個(gè)棒隔離成兩段。 從離右端距離為x處將長(zhǎng)棒隔離。若令棒的質(zhì)量為m，則其右端部分質(zhì)量為xm/L，整體：F=ma隔離右端部分：T=xma/L T=xF/L【說(shuō)明】 使用隔離法時(shí)，可對(duì)構(gòu)成連接體的不同物體隔離，也可以將同一物體隔離成若干個(gè)部分。取隔離體的實(shí)質(zhì)在于把系統(tǒng)的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為其中某一隔離體的外力，以便應(yīng)用牛頓定律解題?！纠?】如圖，質(zhì)量M的小車停放在光滑水平面上，在小車右端施加一水平恒力F=8N。當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到3m/s時(shí)，在小車的右端輕放一質(zhì)量m=2kg的小物塊，物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)，假定小車足夠長(zhǎng)，問(wèn)： （

24、1）經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間物塊停止與小車間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ （2）小物塊從放在車上開(kāi)始經(jīng)過(guò)所通過(guò)的位移是多少？（g取）【分析與解答】：（1）依據(jù)題意，物塊在小車上停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊與小車保持相對(duì)靜止，應(yīng)具有共同的速度。設(shè)物塊在小車上相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，物塊、小車受力分析如圖： 物塊放上小車后做初速度為零加速度為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小車做加速度為勻加速運(yùn)動(dòng)。 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律： 物塊放上小車后加速度： 小車加速度： 由得： （2）物塊在前2s內(nèi)做加速度為的勻加速運(yùn)動(dòng)，后1s同小車一起做加速度為的勻加速運(yùn)動(dòng)。 以系統(tǒng)為研究對(duì)象： 根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，由得： 物塊位移 【例9】 如圖所示，一個(gè)彈簧臺(tái)秤的秤盤和彈簧質(zhì)量均不計(jì)

25、，盤內(nèi)放一個(gè)質(zhì)量的靜止物體P，彈簧的勁度系數(shù)?，F(xiàn)施加給P一個(gè)豎直向上的拉力F，使P從靜止開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)。已知在頭0.2s內(nèi)F是變力，在0.2s以后，F(xiàn)是恒力，取，求拉力F的最大值和最小值。【分析與解答】：根據(jù)題意，F(xiàn)是變力的時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)的位移就是彈簧最初的壓縮量S，由此可以確定上升的加速度a， 由得： 根據(jù)牛頓第二定律，有： 得： 當(dāng)時(shí)，F(xiàn)最小 當(dāng)時(shí)，F(xiàn)最大 拉力的最小值為90N，最大值為210N【例10】 將質(zhì)量為m的小球用輕質(zhì)細(xì)繩拴在質(zhì)量為M的傾角為的楔形木塊B上，如圖所示。已知B的傾斜面是光滑的，底面與水平地面之間的摩擦因數(shù)為。 (1)若對(duì)B施加向右的水平拉力，使B向右運(yùn)動(dòng)，而

26、A不離開(kāi)B的斜面，這個(gè)拉力不得超過(guò)多少? (2)若對(duì)B施以向左的水平推力，使B向左運(yùn)動(dòng)，而A不致在B上移動(dòng)，這個(gè)推力不得超過(guò)多少?【分析與解答】：（1）若拉力F太大，B的加速度大，使A脫離，設(shè)恰好不脫離時(shí)拉力為F，如圖示，對(duì)小球：mgcot=ma對(duì)整體:F1-(m+M)g=(M+m)aF(M+m)g(+)(2)當(dāng)推力F太大,B的加速度大,A相對(duì)B沿斜面向上運(yùn)動(dòng),繩子松馳,恰好不松馳的推力為F2,如圖示,對(duì)小球作受力分析得:mgtan=ma對(duì)整體:F2-(M+m)g=(M+m)aF2=(m+M)(tan+),故: 能力訓(xùn)練3 1. 如圖所示，質(zhì)量為M的木板，上表面水平，放在水平桌面上，木板上面有

27、一質(zhì)量為m的物塊，物塊與木板及木板與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，若要以水平外力F將木板抽出，則力F的大小至少為 A. B. C. D. 2. 如圖6所示，傾斜的索道與水平方向的夾角為37，當(dāng)載物車廂加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物對(duì)車廂底板的壓力為物重的1.25倍，這時(shí)物與車廂仍然相對(duì)靜止，則車廂對(duì)物的摩擦力的大小是物重的_倍。 3. 如圖8所示，A、B兩個(gè)物體靠在一起放在光滑水平面上，它們的質(zhì)量分別為。今用水平力推A，用水平力拉B，和隨時(shí)間變化的關(guān)系是。求從t=0到A、B脫離，它們的位移是多少？ 4.如圖所示，傾角為300的傳送皮帶以恒定的速度2m/s運(yùn)動(dòng)，皮帶AB長(zhǎng)5m，將1Kg的物體放在A點(diǎn)，經(jīng)2.9s到

28、達(dá)B點(diǎn)，求物體和皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少?若增加皮帶的速度，則物體從A到B的最短時(shí)間是多少? 5如圖所示為一平直傳送帶，A、B兩處問(wèn)的距離為L(zhǎng)，傳送帶的運(yùn)動(dòng)速率為V,今將一工件無(wú)初速的放在A處，已知工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,及當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭，且認(rèn)為傳送帶的形狀及速率不受影響，求傳送帶將該工件由A處傳送到B處可能的時(shí)間間隔t及相應(yīng)的條件(即題中給出量之間應(yīng)滿足的關(guān)系)。6如圖，水平傳送帶兩端間距 L=2m，工作時(shí)皮帶的傳送速度恒為V=2m/s，上皮帶離水平地面高為H，現(xiàn)將質(zhì)量 m=5kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A端(對(duì)地面速度為零)，結(jié)果當(dāng)時(shí)間t=2.2s時(shí)落至地面C點(diǎn)，設(shè)物體與皮

29、帶間的運(yùn)動(dòng)摩擦因數(shù)為=O.5(g取10m/s2，輪軸半徑很小)。求 (1)上皮帶距地面高度H。 (2)設(shè)其它條件不變，僅改變傳送帶的傳送速度，求物體在地面上的落點(diǎn)距B端的最大水平距離。專題四動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題 知識(shí)梳理應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解的問(wèn)題主要有兩類：一類是已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況；另一類是已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況.在這兩類問(wèn)題中，加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁，受力分析是解決問(wèn)題的關(guān)鍵. 例題評(píng)析【例11】 質(zhì)量為m=2 kg的木塊原來(lái)靜止在粗糙水平地面上，現(xiàn)在第1、3、5奇數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向向右、大小為F1=6 N的水平推力，在第2、4、6偶數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向仍向右、大小為F2=2 N的

30、水平推力.已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1，取g=10 m/s2，問(wèn)：（1）木塊在奇數(shù)秒和偶數(shù)秒內(nèi)各做什么運(yùn)動(dòng)?（2）經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，木塊位移的大小等于40.25 m?【分析與解答】：以木塊為研究對(duì)象，它在豎直方向受力平衡，水平方向僅受推力F1（或F2）和摩擦力Ff的作用.由牛頓第二定律可判斷出木塊在奇數(shù)秒內(nèi)和偶數(shù)秒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，即可求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間.（1）木塊在奇數(shù)秒內(nèi)的加速度為a1= m/s2=2 m/s2木塊在偶數(shù)秒內(nèi)的加速度為a2= m/s2=0所以，木塊在奇數(shù)秒內(nèi)做a=a1=2 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在偶數(shù)秒內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng).（2）在第1 s內(nèi)木塊向右的位移為s1=at

31、2=212 m=1 m至第1 s末木塊的速度v1=at=21 m/s=2 m/s在第2 s內(nèi)，木塊以第1 s末的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)，在第2 s內(nèi)木塊的位移為s2=v1t=21 m=2 m至第2 s末木塊的速度v2=v1=2 m/s在第3 s內(nèi)，木塊向右做初速度等于2 m/s的勻加速運(yùn)動(dòng)，在第3 s內(nèi)的位移為s3=v2t+at2=21 m+212 m=3 m至第3 s末木塊的速度v3=v2+at=2 m/s+21 m/s=4 m/s在第4 s內(nèi)，木塊以第3 s末的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)，在第4 s內(nèi)木塊的位移為s4=v2t=41 m=4 m至第4 s末木塊的速度v4=v2=4 m/s由此可見(jiàn)，從第1

32、 s起，連續(xù)各秒內(nèi)木塊的位移是從1開(kāi)始的一個(gè)自然數(shù)列.因此，在n s內(nèi)的總位移為sn=1+2+3+n=當(dāng)sn=40.25 m時(shí)，n的值為8n9.取n=8，則8 s內(nèi)木塊的位移共為s8= m=36 m至第8 s末，木塊的速度為v8=8 m/s.設(shè)第8 s后，木塊還需向右運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tx，對(duì)應(yīng)的位移為sx=40.25 m36 m=4.25 m，由sx=v8tx+atx2，即4.25=8tx+2tx2解得tx=0.5 s所以，木塊位移大小等于40.25 m時(shí)，需運(yùn)動(dòng)的時(shí)間T=8 s+0.5 s=8.5 s.點(diǎn)評(píng)：（1）本題屬于已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況的問(wèn)題，解題思路為先根據(jù)受力情況由牛頓第二定律求加速

33、度，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求運(yùn)動(dòng)情況.（2）根據(jù)物體的受力特點(diǎn)，分析物體在各段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況，并找出位移的一般規(guī)律，是求解本題的關(guān)鍵.【例12】 如圖所示，在傾角=37的足夠長(zhǎng)的固定的斜面上，有一質(zhì)量m=1 kg的物體，物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，物體受到沿平行于斜面向上的輕細(xì)線的拉力F=9.6 N的作用，從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)2 s繩子突然斷了，求繩斷后多長(zhǎng)時(shí)間物體速度大小達(dá)到22 m/s.（sin37=0.6，g取10 m/s2）【分析與解答】：本題為典型的已知物體受力求物體運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程較為復(fù)雜，應(yīng)分階段進(jìn)行過(guò)程分析，并找出各過(guò)程的相關(guān)量，從而將各過(guò)程有機(jī)地串接在一起.第一

34、階段：在最初2 s內(nèi)，物體在F=9.6 N拉力作用下，從靜止開(kāi)始沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)，據(jù)受力分析圖324可知：沿斜面方向：FmgsinFf =ma1沿垂直斜面方向：FN=mgcos且Ff=FN由得：a1=2 m/s22 s末繩斷時(shí)瞬時(shí)速度v1=a1t1=4 m/s.第二階段：從撤去F到物體繼續(xù)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)速度為零的過(guò)程，設(shè)加速度為a2，則a2=7.6 m/s2設(shè)從斷繩到物體到達(dá)最高點(diǎn)所需時(shí)間為t2據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=v1+a2t2所以t2=0.53 s第三階段：物體從最高點(diǎn)沿斜面下滑，在第三階段物體加速度為a3，所需時(shí)間為t3.由牛頓第二定律可知：a3=gsingcos=4.4 m/s2，速

35、度達(dá)到v3=22 m/s，所需時(shí)間t3=5 s綜上所述：從繩斷到速度為22 m/s所經(jīng)歷的總時(shí)間t=t2+t3=0.53 s+5 s=5.53 s.【例13】 如圖 所示，光滑水平面上靜止放著長(zhǎng)L=1.6 m、質(zhì)量為M=3 kg的木板.一個(gè)質(zhì)量為m=1 kg的小物體放在木板的最右端，m與M之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1，今對(duì)木板施加一水平向右的拉力F.（1）施力F后，要想把木板從物體m的下方抽出來(lái)，求力F的大小應(yīng)滿足的條件；（2）如果所施力F=10 N，為了把木板從m的下方抽出來(lái)，此力的作用時(shí)間不得少于多少?（g取10 m/s2）【分析與解答】：（1）力F拉木板運(yùn)動(dòng)過(guò)程：對(duì)木塊：mg=ma a=g

36、a=1 m/s2對(duì)木板：Fmg=Ma1 a1=只要a1a就能抽出木板，即F （M+m）g所以F4 N.（2）當(dāng)F =10 N，設(shè)拉力作用的最少時(shí)間為t1，加速度為a1，撤去拉力后木板運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，加速度為a2，那么：a1=3 m/s2 a2= m/s2木板從木塊下穿出時(shí)：木塊的速度：v=a（t1+t2）木塊的位移：s=a（t1+t2）2木板的速度：v木板=a1t1a2t2木板的位移：s木板=a1t12+a1t1t2a2t22木板剛好從木塊下穿出應(yīng)滿足：v木板=v s木板s=L可解得：t1=0.8 s【例14】 如圖所示，傳輸帶與水平面間的傾角為=37，皮帶以10 m/s的速率運(yùn)行，在傳輸帶上

37、端A處無(wú)初速地放上質(zhì)量為0.5 kg的物體，它與傳輸帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.若傳輸帶A到B的長(zhǎng)度為16 m，則物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間為多少？【分析與解答】：首先判定與tan的大小關(guān)系，=0.5，tan=0.75，所以物體一定沿傳輸帶對(duì)地下滑，不可能對(duì)地上滑或?qū)Φ叵鄬?duì)靜止.其次皮帶運(yùn)行速度方向未知，而皮帶運(yùn)行速度方向影響物體所受摩擦力方向，所以應(yīng)分別討論.當(dāng)皮帶的上表面以10 m/s的速度向下運(yùn)行時(shí)，剛放上的物體相對(duì)皮帶有向上的相對(duì)速度，物體所受滑動(dòng)摩擦力方向沿斜坡向下（如圖所示），該階段物體對(duì)地加速度a1=10 m/s2方向沿斜坡向下物體趕上皮帶對(duì)地速度需時(shí)間t1=1 s在t1 s內(nèi)物體沿斜

38、坡對(duì)地位移s1=a1t12=5 m當(dāng)物體速度超過(guò)皮帶運(yùn)行速度時(shí)物體所受滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上，物體對(duì)地加速度a2=2 m/s2物體以2 m/s2加速度運(yùn)行剩下的11 m位移需時(shí)間t2則s2=v t2+a2t22即11=10t2+2t22t2=1 s （t2=11 s舍去）所需總時(shí)間t=t1+t2=2 s當(dāng)皮帶上表面以10 m/s的速度向上運(yùn)行時(shí)，物體相對(duì)于皮帶一直具有沿斜面向下的相對(duì)速度，物體所受滑動(dòng)摩擦力方向沿斜坡向上且不變.設(shè)加速度為a3則a3=2 m/s2物體從傳輸帶頂滑到底所需時(shí)間為則s=a32 = s=4 s.點(diǎn)評(píng)：本題中物體在本身運(yùn)動(dòng)的傳送帶上的運(yùn)動(dòng)，因傳輸帶運(yùn)動(dòng)方向的雙向性而帶來(lái)解

39、答結(jié)果的多重性.物體所受滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)于傳輸帶的相對(duì)速度方向相反，而對(duì)物體進(jìn)行動(dòng)力學(xué)運(yùn)算時(shí)，物體位移、速度、加速度則均需取地面為參考系. 能力訓(xùn)練41如圖所示，一根輕彈簧的一端系著一個(gè)物體，手拉彈簧的另一端，使彈簧和物體一起在光滑水平面上向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手突然停止運(yùn)動(dòng)后的短時(shí)間內(nèi)，物體可能 A.物體繼續(xù)向右加速運(yùn)動(dòng) B.物體開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng)C.物體先加速后減速向右運(yùn)動(dòng) D.物體先減速后加速向右運(yùn)動(dòng)2放在光滑水平面上的物體受三個(gè)平行于水平面的共點(diǎn)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知F2垂直于F3.若三個(gè)力中去掉F1，物體產(chǎn)生的加速度為2.5 m/s2；若去掉F2，物體產(chǎn)生的加速度為1.5

40、m/s2；若去掉F3，則物體的加速度大小為A.1.5 m/s2B.2.0 m/s2C.2.5 m/s2D.4.0 m/s23小磁鐵A重10 N，吸在一塊水平放置的固定鐵板B的下面，如圖所示.要豎直向下將A拉下來(lái)，至少要用15 N的力，若A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，現(xiàn)用5 N的水平力推A時(shí)，A的加速度大小是_m/s2.（g取10 m/s2）4.汽車在平直公路上從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)汽車的速度達(dá)到v1時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車維持滑行一段時(shí)間后停止，其運(yùn)動(dòng)的速度圖線如圖所示.若汽車加速行駛時(shí)牽引力為F1，汽車整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程所受阻力恒為F2（大小不變），則F1F2為 A.41B.31C.11D.14

41、5.機(jī)車牽引力一定，在平直軌道上以a1=1 m/s2的加速度行駛，因若干節(jié)車廂脫鉤，加速度變?yōu)閍2=2 m/s2，設(shè)所受阻力為車重的0.1倍，則脫落車廂的質(zhì)量與原機(jī)車總質(zhì)量之比等于_.6.據(jù)報(bào)道，1989年在美國(guó)加利福尼亞州發(fā)生的6.9級(jí)地震，中斷了該地尼米茲高速公路的一段，致使公路上高速行駛的約200輛汽車發(fā)生了重大的交通事故，車?yán)锏娜舜蟛糠之?dāng)即死亡，只有部分系安全帶的人幸免.假設(shè)汽車高速行駛的速度達(dá)到108 km/h，乘客的質(zhì)量為60 kg，當(dāng)汽車遇到緊急情況時(shí)，在2 s內(nèi)停下來(lái)，試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明系安全帶的必要性.7.靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為2 kg，在水平恒力F推動(dòng)下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，4 s

42、末它的速度達(dá)到4 m/s，此時(shí)將F撤去，又經(jīng)6 s物體停下來(lái)，如果物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，求F的大小.專題五.牛頓第三定律、超重和失重 知識(shí)梳理1.牛頓第三定律(1).作用力和反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力不一定； (2)作用力和反作用力作用在兩個(gè)物體上，而一對(duì)平衡力作用在一個(gè)物體上(3)作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失；而對(duì)于一對(duì)平衡力，其中一個(gè)力變化不一定引起另外一個(gè)力變化兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，公式可寫為。 作用力與反作用力的二力平衡的區(qū)別內(nèi)容作用力和反作用力二力平衡受力物體作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上依

43、賴關(guān)系同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失相互依存，不可單獨(dú)存在無(wú)依賴關(guān)系，撤除一個(gè)、另一個(gè)可依然存在，只是不再平衡疊加性兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力運(yùn)動(dòng)效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零；形變效果不能抵消力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力也可以不是同性質(zhì)的力2.超重和失重超重現(xiàn)象是指：NG或 TG； 加速度a向上； 失重現(xiàn)象是指：GN或 GT； 加速度a向下； 完全失重是指：T=0或N=0； 加速度a向下；大小a= g3.力學(xué)基本單位制：（在國(guó)際制單位中）基本單位和導(dǎo)出單位構(gòu)成單位制. a：長(zhǎng)度的單位米； b：時(shí)間的單位秒； c：質(zhì)量的單位千克4.牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適應(yīng)于宏觀低速，且只適應(yīng)于慣性參照系。 例題評(píng)析【例15】彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體，彈簧拉著物體在下列各種情況下，彈簧的示數(shù)：(g=10m/s2) （1）、彈簧秤以5m/s的速度勻速上升或下降時(shí)，示數(shù)為