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)中的圖象問題的分析方法.2.掌握整體法與隔離法在連接問題中的應(yīng)用方法. 考點(diǎn)一 動(dòng)力學(xué)中的圖象問題 考點(diǎn)解讀 在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中有這樣一類問題:題目告訴的已知條件是物體在一過程中所受的某個(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,我們把這兩種問題稱為牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的圖象問題.這類問題的實(shí)質(zhì)仍然是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題,求解這類問題的關(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)物理量的問題,往往是結(jié)合物理過程從分析圖象的橫、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 多過程問題 考點(diǎn)解讀 很多動(dòng)力學(xué)問題中涉及物體兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過程,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)問題稱為牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的多過程問題.有些題目中這些過程是彼此獨(dú)立的,也有的題目中相鄰的過程之間也可能存在一些聯(lián)系,解決這類問題時(shí),既要將每個(gè)子過程獨(dú)立分析清楚,又要關(guān)注它們之間的聯(lián)系.多過程問題可根據(jù)涉及物體的多少分為單體多過程問題和多體多過程問題. 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: (1)推力作用在瓶子上的時(shí)間最長(zhǎng)不得超過多少? (2)推力作用在瓶子上的距離最小為多少? 方法突破 求解多過程問題,要能夠?qū)⒍噙^程分解為多個(gè)子過程,在每一個(gè)子過程中,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)過程的運(yùn)動(dòng)示意圖,可使問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: (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)生分析問題、運(yùn)用知識(shí)的能力,這類問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)娛樂節(jié)目在游樂園舉行家庭搬運(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)過程中的加速度(注意兩過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)過程的紐帶,每一個(gè)過程的末速度是下一個(gè)過程的初速度. 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 在物理問題中,當(dāng)所研究的問題涉及連接體時(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,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)連接體問題. 跟蹤訓(xùn)練4 一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(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末物體回到了原來的出發(fā)點(diǎn) B組 多過程問題 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開始1.5 s末物體的速度v; (3)從靜止開始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從靜止開始運(yùn)動(dòng),A著地后不反彈,在運(yùn)動(dòng)過程中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- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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