27《牛頓運動定律》單元小結(jié)

課時27牛頓運動定律單元小結(jié)本單元知識梳理 方法歸納一、兩種重要思維方法1理想實驗法：所謂“理想實驗”，又叫“假想實驗”，它是人們在思想中塑造的理想過程，是一種邏輯推理的思維過程和理論研究的重要方法，“理想實驗”不同于科學實驗，它是在真實的科學實驗的基礎上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，對實際過程作出更深層次的抽象思維慣性定律就是理想實驗得出的一個重要結(jié)論2控制變量法：這是物理學上常用的研究方法，在研究三個物理量之間的關系時，先讓其中一個量保持不變，研究另外兩個量之間的關系，最后總結(jié)三個量之間的相互關系，在研究牛頓第二定律 ，確定F、m、a三者之間的關系時，就采用了這種方法 二、應用牛頓定律解題1整體法與隔離法(1)整體法是把幾個物體組成的系統(tǒng)作為一個整體來分析，隔離法是把系統(tǒng)中的某個物體單獨拿出來研究(2)整體法與隔離法解決問題時常常結(jié)合使用，對整體法和隔離法的靈活運動可以給解題帶來很大的方便 例12007年高考江蘇物理卷如圖271所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個木塊，其中兩個質(zhì)量為m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力是m g.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個質(zhì)量為2m的木塊，使四個木塊以同一加速度運動，則輕繩對m的最大拉力為() 圖27-1 解析以兩個上面小物體和后面的大物體為整體，分析知前面兩物體間的摩擦力為該整體的動力，最先達到臨界值m g，設整體加速度為a，則：隔離前面m：m gFTm a隔離后面兩物體：FT(m2m )a解得：ag，F(xiàn) Tm g，所以選項B正確答案B 2圖解法此法是處理動態(tài)平衡常用的方法，比如在三力平衡情況下，一個力大小、方向固定，一個力方向固定，判斷第三個力大小變化及求極值情況特別方便例2如圖272甲所示，一個重為G的勻質(zhì)球放在光滑斜面上，斜面傾角為，在斜面上有一個光滑的不計厚度的木板擋住球，使之處于靜止狀態(tài)，今使板與斜面的夾角緩慢增大，問：在此過程中，球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲毫Υ笮∪绾巫兓?圖27-2甲 解析取球為研究對象，球受重力G、斜面支持力F1、擋板支持力F2，因為球始終處于平衡狀態(tài)，故三個力的合力始終為零，三個力構(gòu)成封閉的三角形，當擋板逆時針轉(zhuǎn)動時，F(xiàn)2的方向也逆時針轉(zhuǎn)動，作出如圖272乙所示的動態(tài)矢量三角形，由圖可見，F(xiàn)2先減小后增大，F(xiàn)1隨增大而始終減小圖27-2乙由牛頓第三定律知，球?qū)醢宓膲毫ο葴p小后增大，對斜面的壓力始終減小 答案見 解 析 3數(shù)形結(jié)合法利用幾何圖形(直角三角形)、力的平行四邊形、力的矢量三角形等處理平衡問題，如相似三角形法例3有一小甲蟲，在半徑為r的半球形碗中向上爬，設蟲足與碗壁的摩擦因數(shù)為0.75.試問它能爬到的最高點離碗底多高？解析此題中告訴我們的是一半球形碗，這很容易使某些同學誤認為是一圓周運動題目而無從下手，實際上此題考查的是共點力平衡問題，小甲蟲爬到的最高點，就是小甲蟲努力往上爬但不能再升高時所處的位置如圖所示的位置為 小甲蟲能爬到的最高點，受力情況如圖所示，則有： 4正交分解法(1)所謂正交分解法是指一個矢量分解在兩個互相垂直的坐標軸上的方法(2)正交分解法是一種常用的矢量運算方法，其實質(zhì)是將復雜的矢量運算轉(zhuǎn)化為簡單的代數(shù)運算，從而簡捷方便地解題(3)正交分解法是解牛頓運動定律題目的最基本方法，物體在受到三個或三個以上的不在同一直線上的力作用時一般都用正交分解法 例4如圖273甲所示，質(zhì)量m1 kg的小球穿在斜桿上，球與桿之間的動摩擦因數(shù) ，用拉力F20 N豎直向上拉小球使它沿桿加速上滑，則小球的加速度為多大？(g取10 m/s2)圖27-3甲解析以小球為研究對象，小球受重力G、拉力F和滑動摩擦力F的作用，這幾個力方向較明確，但桿對球的彈力沿 什么方向需要具體判斷 建立如圖273乙所示的坐標系，加速度方向沿x軸正方向，將F、G分解，在x軸方向上，由牛頓第二定律得：圖27-3乙Fsin 30(FNm gsin 30)m a在y軸方向上，有；F Nm gcos 30Fcos 30聯(lián)立解得：(Fm g)sin 30(Fm g)cos 30m aa1.25 m/s2.答案1.25 m/s2 5臨界分析法在題目中如出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時，一般隱含著臨界問題，處理這類問題時，可把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，達到盡快求解的目的例5光滑圓柱體放在V形槽中，截面如圖274甲所示，它的左邊接觸點為A，V形槽間夾角為2(290)用一細繩拴住V形槽，另一端通過定滑輪拴住一重物m .設圓柱體質(zhì)量為m，槽的質(zhì)量為M，不計各種摩擦和滑輪的質(zhì)量當重物m 足夠大時，在運動中圓柱體可以從槽中滾出欲使圓柱體在運動中不離開V形槽，則重物m 應滿足什么條件？ 圖27-4甲解析設想m 足夠大，M向右運動的加速度夠多大，m將會從V形槽中相對槽向左滾出，那么使圓柱體剛好不滾出時應對應圓柱體與槽右側(cè)面間無作用力，如圖所示，有：圖27-4乙F Nsin m g，F(xiàn)Ncos m a所以agcot 6巧用超重、失重觀點解決問題根據(jù)牛頓運動定律可知，當質(zhì)量為m的物體具有豎直向上的加速度a時，物體對水平支持面的壓力或物體對繩的拉力大于物體受的重力，壓力或拉力大于重力的部分在數(shù)值上等于m a，這種現(xiàn)象稱為超重；當物體具有豎直向下的加速度時，物體對水平支持面的壓力或?qū)K的拉力大小于物體的重力，壓力或拉力小于重力的部分在數(shù)值上等于m a，這種現(xiàn)象稱為失重 例6如圖275甲所示，一個重力G4 N的物體放在傾角為30的光滑斜面上斜面放在臺秤上，當燒斷細線后，物塊正在下滑的過程中與穩(wěn)定時比較，臺秤的示數(shù)()圖27-5甲A減小2 NB減小1 N C增大2 ND增大1 N 解析本題考慮整體法解，屬于超重、失重的定量計算，燒斷細線后，物體加速下滑，下滑加速度agsin 30 g方向沿斜面向下(如圖275乙所示)，其中豎直向下的分量aasin 30 g圖27-5乙所以物塊G失重，臺秤的示數(shù)減小量為：m a G1 N.答案B