2019-2020年高一物理《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》學(xué)案（2）.doc
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2019-2020年高一物理《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》學(xué)案（2） 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.掌握動(dòng)力學(xué)中的圖象問(wèn)題的分析方法.2.掌握整體法與隔離法在連接問(wèn)題中的應(yīng)用方法． 考點(diǎn)一 動(dòng)力學(xué)中的圖象問(wèn)題 考點(diǎn)解讀 在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中有這樣一類問(wèn)題：題目告訴的已知條件是物體在一過(guò)程中所受的某個(gè)力隨時(shí)間的變化圖線，要求分析物體的運(yùn)動(dòng)情況；或者已知物體在一過(guò)程中速度、加速度隨時(shí)間的變化圖線，要求分析物體的受力情況，我們把這兩種問(wèn)題稱為牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的圖象問(wèn)題．這類問(wèn)題的實(shí)質(zhì)仍然是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問(wèn)題，求解這類問(wèn)題的關(guān)鍵是理解圖象的物理意義，理解圖象的軸、點(diǎn)、線、截、斜、面六大功能． 典例剖析 例1 如圖1甲所示，水平地面上輕彈簧左端固定，右端通過(guò)滑塊壓縮0.4 m鎖定．t＝0時(shí)解除鎖定釋放滑塊．計(jì)算機(jī)通過(guò)滑塊上的速度傳感器描繪出滑塊的速度圖象如圖乙所示，其中Oab段為曲線，bc段為直線，傾斜直線Od是t＝0時(shí)的速度圖線的切線，已知滑塊質(zhì)量m＝2.0 kg，取g＝10 m/s2.求： 圖1 (1)滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (2)彈簧的勁度系數(shù)． 方法突破 數(shù)圖結(jié)合解決物理問(wèn)題 物理公式與物理圖象的結(jié)合是中學(xué)物理的重要題型，也是近年高考的熱點(diǎn)，特別是v－t圖象在考題中出現(xiàn)率極高．對(duì)于已知圖象求解相關(guān)物理量的問(wèn)題，往往是結(jié)合物理過(guò)程從分析圖象的橫、縱軸所對(duì)應(yīng)的物理量的函數(shù)入手，分析圖線的斜率、截距所代表的物理意義得出所求結(jié)果．解決這類問(wèn)題的核心是分析圖象，我們應(yīng)特別關(guān)注v－t圖中的斜率(加速度)和力的圖線與運(yùn)動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系． 跟蹤訓(xùn)練1 固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運(yùn)動(dòng)，推力F與小環(huán)速度v隨時(shí)間變化規(guī)律如圖2所示，取重力加速度g＝10 m/s2.求： 圖2 (1)小環(huán)的質(zhì)量m； (2)細(xì)桿與地面間的傾角α. 考點(diǎn)二 多過(guò)程問(wèn)題 考點(diǎn)解讀 很多動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中涉及物體兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在物體不同的運(yùn)動(dòng)階段，物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況都發(fā)生了變化，我們把這類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題稱為牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的多過(guò)程問(wèn)題．有些題目中這些過(guò)程是彼此獨(dú)立的，也有的題目中相鄰的過(guò)程之間也可能存在一些聯(lián)系，解決這類問(wèn)題時(shí)，既要將每個(gè)子過(guò)程獨(dú)立分析清楚，又要關(guān)注它們之間的聯(lián)系．多過(guò)程問(wèn)題可根據(jù)涉及物體的多少分為單體多過(guò)程問(wèn)題和多體多過(guò)程問(wèn)題． 典例剖析 圖3 例2 中央電視臺(tái)近期推出了一個(gè)游戲節(jié)目——推礦泉 水瓶．選手們從起點(diǎn)開(kāi)始用力推瓶一段時(shí)間后，放手 讓瓶向前滑動(dòng)，若瓶最后停在桌上有效區(qū)域內(nèi)，視為 成功；若瓶最后不停在有效區(qū)域內(nèi)或在滑行過(guò)程中倒下均視為 失?。浜?jiǎn)化模型如圖3所示，AC是長(zhǎng)度為L(zhǎng)1＝5 m的水平桌面，選手們可將瓶子放在A點(diǎn)，從A點(diǎn)開(kāi)始用一恒定不變的水平推力推瓶，BC為有效區(qū)域．已知BC長(zhǎng)度為L(zhǎng)2＝1 m，瓶子質(zhì)量為m＝0.5 kg，瓶子與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4.某選手作用在瓶子上的水平推力F＝20 N，瓶子沿AC做直線運(yùn)動(dòng)，(g取10 m/s2)假設(shè)瓶子可視為質(zhì)點(diǎn)，那么該選手要想游戲獲得成功，試問(wèn)： (1)推力作用在瓶子上的時(shí)間最長(zhǎng)不得超過(guò)多少？ (2)推力作用在瓶子上的距離最小為多少？ 方法突破 求解多過(guò)程問(wèn)題，要能夠?qū)⒍噙^(guò)程分解為多個(gè)子過(guò)程，在每一個(gè)子過(guò)程中，對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，正確求解加速度和找到連接各階段運(yùn)動(dòng)的物理量(速度)是關(guān)鍵，做出物體整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)示意圖，可使問(wèn)題的分析與求解較為直觀． 跟蹤訓(xùn)練2 有一種大型游戲機(jī)叫“跳樓機(jī)”，參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由電動(dòng)機(jī)將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面40 m高處，然后由靜止釋放．可以認(rèn)為座椅沿軌道做自由落體運(yùn)動(dòng)，2 s后，開(kāi)始受到恒定阻力而立即做勻減速運(yùn)動(dòng)，且下落到離地面4 m高處時(shí)速度剛好減小到零．然后再讓座椅以相當(dāng)緩慢的速度穩(wěn)穩(wěn)下落，將游客送回地面．(取g＝10 m/s2)問(wèn)： (1)座椅在自由下落結(jié)束時(shí)刻的速度是多大？ (2)座椅在勻減速階段的時(shí)間是多少？ (3)在勻減速階段，座椅對(duì)游客的作用力大小是游客體重的多少倍？ 考點(diǎn)三 滑塊－木板模型 考點(diǎn)解讀 滑塊－木板模型作為力學(xué)的基本模型經(jīng)常出現(xiàn)，是對(duì)直線運(yùn)動(dòng)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律有關(guān)知識(shí)的綜合應(yīng)用．著重考查學(xué)生分析問(wèn)題、運(yùn)用知識(shí)的能力，這類問(wèn)題的分析有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理情景的想象能力，為后面牛頓運(yùn)動(dòng)定律與能量知識(shí)的綜合應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)． 典例剖析 例3 某電視臺(tái)娛樂(lè)節(jié)目在游樂(lè)園舉行家庭搬運(yùn)磚塊比賽活動(dòng)．比賽規(guī)則是：如圖4甲所示向滑動(dòng)行駛的小車上搬放磚塊，且每次只能將一塊磚無(wú)初速度(相對(duì)地面)地放到車上，車停止時(shí)立即停止搬放，以車上磚塊多少?zèng)Q定勝負(fù)．已知每塊磚的質(zhì)量m＝0.8 kg，小車的上表面光滑且足夠長(zhǎng)，比賽過(guò)程中車始終受到恒定牽引力F＝20 N的作用，未放磚塊時(shí)車以v0＝3 m/s的速度勻速前進(jìn)．獲得冠軍的家庭上場(chǎng)比賽時(shí)每隔T＝0.8 s搬放一塊磚，從放上第一塊磚開(kāi)始計(jì)時(shí)，圖中僅畫出了0～0.8 s內(nèi)車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，如圖乙所示，g取10 m/s2.求： 圖4 (1)小車的質(zhì)量及車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (2)車停止時(shí)，車上放有多少塊磚． 方法突破 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(dòng)情況．因題目所給的情境中至少涉及兩個(gè)物體、多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并且物體間還存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)準(zhǔn)確求出各物體在各運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度(注意兩過(guò)程的連接處加速度可能突變)，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(guò)程的紐帶，每一個(gè)過(guò)程的末速度是下一個(gè)過(guò)程的初速度． 圖5 跟蹤訓(xùn)練3 如圖5所示，在光滑的水平面上停放著小車B，車上左 端有一小物體A，A和B之間的接觸面前一段光滑，后一段粗糙， 且后一段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，小車長(zhǎng)L＝2 m，A的質(zhì)量mA＝1 kg，B的質(zhì)量mB＝4 kg.現(xiàn)用12 N的水平力F向左拉動(dòng)小車，當(dāng)A到達(dá)B的 最右端時(shí)，兩者速度恰好相等，求A和B間光滑部分的長(zhǎng)度．(g取10 m/s2) ` 8.整體法與隔離法在動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用 圖6 例4 如圖6所示，一輛汽車A拉著裝有集裝箱的拖車B， 以速度v1＝30 m/s進(jìn)入向下傾斜的直車道．車道每100 m 下降2 m．為了使汽車速度在x＝200 m的距離內(nèi)減到v2＝10 m/s，駕駛員必須剎車．假定剎車時(shí)地面的摩擦阻力是恒力，且該力的70%作用于 拖車B,30%作用于汽車A.已知A的質(zhì)量m1＝2 000 kg，B的質(zhì)量m2＝6 000 kg.求汽車與 拖車的連接處沿運(yùn)動(dòng)方向的相互作用力．(重力加速度g取10 m/s2) 圖7 方法提煉 在物理問(wèn)題中，當(dāng)所研究的問(wèn)題涉及連接體時(shí)，若不要求知道各個(gè)運(yùn)動(dòng)物體之間的相互作用力，并且各個(gè)物體具有大小和方向都相同的加速度，就可把它們看成一個(gè)整體，分析外力和運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)；若需要知道物體間的相互作用力，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，并分別應(yīng)用牛頓第二定律列出方程，隔離法和整體法配合交替使用，常能更有效地解決有關(guān)連接體問(wèn)題． 跟蹤訓(xùn)練4 一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另 一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖7所示．設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為65 kg，吊椅的質(zhì)量為15 kg，不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦，重力加速度取g ＝10m/s2.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度a＝1 m/s2上升時(shí)，試求： (1)運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力； (2)運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力． A組 圖象問(wèn)題 1．如圖8甲所示，傾角為30的足夠長(zhǎng)的光滑斜面上，有一質(zhì)量m＝0.8 kg的物體受到平行斜面向上的力F作用，其大小F隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，t＝0時(shí)刻物體的速度為零，重力加速度g＝10 m/s2.下列說(shuō)法中正確的是 ( ) 圖8 A．0～1 s時(shí)間內(nèi)物體的加速度最大 B．第2 s末物體的速度不為零 C．2～3 s時(shí)間內(nèi)物體向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D．第3 s末物體回到了原來(lái)的出發(fā)點(diǎn) B組 多過(guò)程問(wèn)題 圖9 2．如圖9所示為一足夠長(zhǎng)斜面，其傾角為θ＝37，一質(zhì)量m＝10 kg 物體，在斜面底部受到一個(gè)沿斜面向上的F＝100 N的力作用由 靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，物體在2 s內(nèi)位移為4 m,2 s末撤去力F，(sin 37 ＝0.6，cos 37＝0.8，g＝10 m/s2)求： (1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (2)從撤掉力F開(kāi)始1.5 s末物體的速度v； (3)從靜止開(kāi)始3.5 s內(nèi)物體的位移和路程． C組 滑塊－木板模型 圖10 3.如圖10所示，車廂B底面放一個(gè)物體A，已知它們的質(zhì)量mA＝20 kg，mB＝30 kg，在水平力F＝120 N作用下，B由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，2s內(nèi)移動(dòng)5 m，假設(shè)車廂足夠長(zhǎng)，不計(jì)地面與B間的摩擦，求在這段時(shí)間內(nèi)A在B內(nèi)移動(dòng)的距離． D組 連接體問(wèn)題 圖11 4. 如圖11所示，質(zhì)量為mA、mB的兩個(gè)物體A和B，用跨過(guò)定滑 輪的細(xì)繩相連．用力把B壓在水平桌面上，使A離地面的高度 為H，且桌面上方細(xì)繩與桌面平行．現(xiàn)撤去壓B的外力，使A、 B從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，A著地后不反彈，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B始終碰 不到滑輪．B與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，不計(jì)滑輪與軸間、繩子的摩擦， 不計(jì)空氣阻力及細(xì)繩 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 (限時(shí)：60分鐘) 一、選擇題 圖1 1．物體A、B都靜止在同一水平面上，它們的質(zhì)量分別為MA、MB，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μA、μB，平行于水平面的拉力F分別拉物體A、B，測(cè)得加速度a與拉力F的關(guān)系圖象如圖1中A、B所示，則 ( ) A．μA>μB B．μA<μB C．MA>MB D．MA下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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