2022高中物理 牛頓定律應(yīng)用專題 2 輕松處理單體的多過程問題學(xué)案 新人教版必修1

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1、2022高中物理 牛頓定律應(yīng)用專題 2 輕松處理單體的多過程問題學(xué)案 新人教版必修1一、 考點(diǎn)突破知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型分值牛頓運(yùn)動(dòng)定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用理解牛頓第二定律,會(huì)靈活運(yùn)用牛頓第二定律解決單個(gè)物體的多過程問題各題型均有涉及615分二、重難點(diǎn)提示分清各階段間的關(guān)系,并能找到邊界條件。牛頓第二定律確定了力和運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系,可以幫助我們解決很多問題,而有些研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程不是單一的,我們稱為多過程問題。比如說有的問題原來靜止,現(xiàn)在要加速運(yùn)動(dòng),這兩個(gè)過程都是我們必須要考慮的,還要去尋找這兩個(gè)狀態(tài)之間的聯(lián)系。還有其他的多過程類型,解決這類問題關(guān)鍵是要理清物體的運(yùn)動(dòng)情況,也就是要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程分析

2、,接下來就是要找相鄰兩個(gè)過程之間的關(guān)聯(lián),我們叫做邊界條件。一般解題思路:1.“合”初步了解全過程,構(gòu)建大致運(yùn)動(dòng)圖景;2.“分”將全過程進(jìn)行分解,分析每個(gè)過程的規(guī)律;3.“合”找到子過程之間的聯(lián)系,尋找解題方法。分析要點(diǎn):1. 題目中有多少個(gè)物理過程?2. 每個(gè)過程物體做什么運(yùn)動(dòng)?3. 每種運(yùn)動(dòng)滿足什么物理規(guī)律?4. 運(yùn)動(dòng)過程中的一些關(guān)鍵位置(時(shí)刻)是哪些?例題1 一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零,再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來的大小,在此過程中,其他力保持不變,則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小a和速度大小v的變化情況是()A. a和v都始終增大B. a和v都先增大后減小C. a

3、先增大后減小,v始終增大D. a和v都先減小后增大思路分析:質(zhì)點(diǎn)受到的合外力先從0逐漸增大,然后又逐漸減小為0,合力的方向始終未變,故質(zhì)點(diǎn)的加速度方向不變,先增大后減小,速度始終增大,本題選C。答案:C例題2 一皮帶傳送裝置如圖所示,皮帶的速度v足夠大,輕彈簧一端固定,另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊,已知滑塊與皮帶之間存在摩擦,當(dāng)滑塊放在皮帶上時(shí),彈簧的軸線恰好水平,若滑塊放到皮帶的瞬間,滑塊的速度為零,且彈簧正好處于自然長(zhǎng)度,則當(dāng)彈簧從自然長(zhǎng)度到第一次達(dá)最長(zhǎng)這一過程中,滑塊的速度和加速度變化的情況是()A. 速度增大,加速度增大B. 速度增大,加速度減小C. 速度先增大后減小,加速度先增大后減

4、小D. 速度先增大后減小,加速度先減小后增大思路分析:滑塊在水平方向受向左的滑動(dòng)摩擦力Ff和彈簧向右的拉力F拉,合力F合FfF拉ma,當(dāng)彈簧從自然長(zhǎng)度到第一次達(dá)最長(zhǎng)這一過程中,逐漸增大,拉力F拉逐漸增大,因?yàn)槠У乃俣葀足夠大,所以合力F合先減小后反向增大,從而加速度a先減小后反向增大;滑動(dòng)摩擦力與彈簧彈力相等之前,加速度與速度同向,滑動(dòng)摩擦力與彈簧拉力相等之后,加速度便與速度方向相反,故滑塊的速度先增大,后減小。答案:D技巧點(diǎn)撥:對(duì)于彈簧的問題,我們還可以對(duì)其極限狀態(tài)進(jìn)行分析,如起始端狀態(tài)、中間特殊點(diǎn)狀態(tài),再推演中間變化的過程,更加清晰。例題3 如圖所示,傾角為30的光滑斜面與粗糙水平面平滑

5、連接,現(xiàn)將一滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面上的A點(diǎn)由靜止釋放,最終停在水平面上的C點(diǎn),已知A點(diǎn)距水平面的高度h0.8 m,B點(diǎn)距C點(diǎn)的距離L2.0 m。(滑塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)沒有能量損失,g10 m/s2),求:(1)滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度;(2)滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(3)滑塊從A點(diǎn)釋放后,經(jīng)過時(shí)間t1.0 s時(shí)速度的大小。思路分析:教你審題第一步:讀題抓關(guān)鍵詞獲取信息光滑斜面與粗糙的水平面 滑塊在斜面上不受摩擦力,在水平面受摩擦力從斜面上的A點(diǎn)由靜止釋放 滑塊的初速度v00最終停在水平面上的C點(diǎn) 滑塊的末速度為零滑塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)沒有能量損失 斜面上的末速度和水平面上的初速度大小相等第二步:分析

6、理清思路抓突破口做好兩分析受力分析、運(yùn)動(dòng)分析滑塊在斜面上:滑塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)?;瑝K在水平面上:滑塊做勻減速運(yùn)動(dòng)。第三步:選擇合適的方法及公式利用正交分解法、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式求解。(1)滑塊先在斜面上做勻加速運(yùn)動(dòng),然后在水平面上做勻減速運(yùn)動(dòng),故滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度最大為vm,設(shè)滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1,則有mgsin 30ma1,2a1,解得:vm4 m/s(2)滑塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2,mgma2v2a2L,解得:0.4(3)滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,vma1t1得t10.8 s由于tt1,滑塊已經(jīng)經(jīng)過B點(diǎn),做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tt10.2

7、s設(shè)t1.0 s時(shí)速度大小為vvma2(tt1)解得:v3.2 m/s答案:(1)4 m/s(2)0.4(3)3.2 m/s圖象與多過程問題多過程問題表示在圖像上,我們可以更清晰的劃分力或運(yùn)動(dòng)的變化階段,更有利對(duì)于問題的解答。【針對(duì)訓(xùn)練】利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究力的大小變化的情況,實(shí)驗(yàn)時(shí)讓某消防隊(duì)員從平臺(tái)上跳下,自由下落,在t1時(shí)刻雙腳觸地,他順勢(shì)彎曲雙腿,重心又下降了h。計(jì)算機(jī)顯示消防隊(duì)員雙腳觸地后重心下降h過程,他受到地面支持力F隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。根據(jù)圖象提供的信息,以下判斷正確的是()A. 在t1至t3時(shí)間內(nèi)消防隊(duì)員的重心在加速下降B. 在t2至t4時(shí)間內(nèi)消防隊(duì)員的重心在減速下

8、降C. t3時(shí)刻消防隊(duì)員的速度達(dá)最大值D. t3時(shí)刻消防隊(duì)員的加速度為零思路分析:A. t1時(shí)刻雙腳觸底,在t1至t2時(shí)間內(nèi)消防員受到的合力向下,其加速度向下,他做加速度減小的加速下落運(yùn)動(dòng);而t2至t3時(shí)間內(nèi),人所受合力向上,人應(yīng)做向下的減速運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤; B. 在t2至t4時(shí)間內(nèi)他所受的合力向上則加速度向上,故消防員做向下的減速運(yùn)動(dòng),故B正確; C. t2時(shí)刻之前人做加速運(yùn)動(dòng),而此后人做減速運(yùn)動(dòng),故t2時(shí)刻消防員的速度達(dá)最大,故C錯(cuò)誤; D. t3時(shí)刻,人受到的合力不為零,故加速度不可能為零,故D錯(cuò)誤。答案:B【易錯(cuò)指津】 摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響如圖所示,彈簧左端固定,右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)并

9、系住質(zhì)量為m的物體,現(xiàn)將彈簧壓縮到A點(diǎn),然后釋放,物體可以一直運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),如果物體受到的阻力恒定,則()A. 物體從A到O先加速后減速B. 物體從A到O做加速運(yùn)動(dòng),從O到B做減速運(yùn)動(dòng)C. 物體運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí),所受合力為零D. 物體從A到O的過程中,加速度逐漸減小易錯(cuò)提醒:解答此題時(shí)容易犯的錯(cuò)誤是認(rèn)為彈簧無形變時(shí)物體的速度最大,加速度為零,忽略了摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。從而錯(cuò)選B、C、D,這顯然是沒有對(duì)物理過程進(jìn)行認(rèn)真分析的結(jié)果。分析物理問題時(shí),要在腦海里建立起一幅清晰的動(dòng)態(tài)圖景。思路分析:物體從A到O,初始階段受到的向右的彈力大于阻力,合力向右,隨著物體向右運(yùn)動(dòng),彈力逐漸減小,合力逐漸減小,由牛頓第二定律可知,加速度向右且逐漸減小,由于加速度與速度同向,物體的速度逐漸增大,當(dāng)物體向右運(yùn)動(dòng)至AO間某點(diǎn)(設(shè)為點(diǎn)O)時(shí),彈力減小到與阻力相等,物體所受合力為零,加速度為零,速度達(dá)到最大,此后,隨著物體繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng),彈力繼續(xù)減小,阻力大于彈力,合力方向變?yōu)橄蜃?,至O點(diǎn)時(shí)彈力減為零,此后彈力向左且逐漸增大,所以物體越過O點(diǎn)后,合力(加速度)方向向左且逐漸增大,由于加速度與速度反向,故物體做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng),正確選項(xiàng)為A.。答案:A【思路】我們能否將本題運(yùn)用圖象法進(jìn)行求解。

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