2018山東科技版物理高考第二輪復(fù)習——物體間相互作用及牛頓運動定律（學案）

1、.年 級高三學 科物理版 本魯教版內(nèi)容標題物體間互相作用及牛頓運動定律【本講教育信息】一. 教學內(nèi)容：物體間互相作用及牛頓運動定律根本知識一、考綱要求：一力的合成與分解1、合力與分力的關(guān)系：_。2、運算法那么：_定那么或三角形定那么。3、常用的方法：合成法、分解法、_法和三角形法。二牛頓運動定律1、牛頓第一定律的意義1描繪了物體在不受外力時所處的運動狀態(tài)即_狀態(tài)或_狀態(tài)。2提醒了力是改變物體_的原因。2、牛頓第二定律1表達式：F_ 推廣：2意義：提醒了力是產(chǎn)生_的原因。3、牛頓第三定律的意義 指出了物體間互相作用力的關(guān)系。三牛頓運動定律的應(yīng)用1、共點力的平衡條件2、對超重和失重的理解1物體發(fā)生

2、超重或失重現(xiàn)象時，重力_。2物體處于超重還是失重狀態(tài)，與運動方向_，只決定于_。假設(shè)加速度方向向上，那么_，加速度方向向下，那么_。3在完全失重狀態(tài)下，一切_現(xiàn)象都會消失。二、教學重點：一共點力平衡問題的分析1、共點力平衡的幾個重要推論1三個或三個以上的力平衡，某一個力或其中某幾個力的合力與其余力的合力等值反向。2同一平面上的三個不平行的力平衡，這三個力必為共點力，且表示這三個力的有向線段可以組成一個封閉的矢量三角形。2、分析共點力平衡問題的常用方法1正交分解法 物體在多個共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，可以把各力沿兩個互相垂直的方向分解，在這兩個方向上分別根據(jù)列方程并進展討論。2圖解法或三角形法

3、 這種方法適用于三力平衡問題，物體受三個共點力平衡時，把這三個力平移組成一個封閉的矢量三角形，根據(jù)三角形中邊、角的變化判斷力的大小和方向的變化。3整體法與隔離法 整體法：只涉及研究系統(tǒng)外力而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的內(nèi)力，一般可采用整體法。隔離法：為了弄清系統(tǒng)連接體內(nèi)某個物體的受力情況和運動情況，一般可采用隔離法。整體法和隔離法常常穿插使用，從而優(yōu)化解題思路和方法，使解題簡捷明快。二摩擦力與彈力的分析與判斷1、摩擦力與彈力的關(guān)系1相似點2接觸面間有摩擦力存在時，一定會有彈力存在，反之不定。3接觸面間的動摩擦因數(shù)一定時，滑動摩擦力和最大靜摩擦力與彈力成正比，但靜摩擦力的大小與彈力沒有關(guān)系。4同一接

4、觸面間的彈力與摩擦力方向垂直。2、物體間有無靜摩擦力及靜摩擦力方向的判斷 物體間是否具有相對運動趨勢不是很直觀，因此判斷靜摩擦力方向時比較困難，下面列舉幾種常用的判斷方法。1“假設(shè)法和“反推法 假設(shè)法：即先假設(shè)沒有摩擦力即光滑時，看相對靜止的物體間能否發(fā)生相對運動，假設(shè)能，那么有靜摩擦力，方向與相對運動方向相反；假設(shè)不能，那么沒有靜摩擦力。反推法：是從研究物體表現(xiàn)出的運動狀態(tài)這個結(jié)果反推出它必須具有的條件，分析組成條件的相關(guān)因素中摩擦力所起的作用，就容易判斷摩擦力的方向了。2根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或平衡條件來判斷此法關(guān)鍵是先判明物體加速度的方向，再利用牛頓第二定律來確定合力的方向

5、，然后進展受力分析來確定靜摩擦力的方向。3利用牛頓第三定律即互相作用力的關(guān)系來判斷此法關(guān)鍵是抓住“摩擦力是成對出現(xiàn)的，先確定受力較少的物體受到的摩擦力方向，再確定另一物體受到的摩擦力方向。3、彈力有無及方向的判斷方法與摩擦力的判斷方法相似，即利用“假設(shè)法或牛頓運動定律及平衡條件來判斷。三正交分解法與牛頓第二定律的綜合應(yīng)用1、當物體受到兩個以上的力作用而產(chǎn)生加速度時，常用正交分解法解題，多數(shù)情況下是把力沿加速度方向和垂直加速度方向上進展分解，從而得到： 沿加速度方向 垂直于加速度方向2、特殊情況下分解加速度比分解力更簡單 這種方法一般是以某種力的方向為x軸正向時，其他力都落在坐標軸上而不需要再分

6、解?！镜湫屠}】一、共點力作用下的平衡問題例1. 一個地面粗糙，質(zhì)量為m的斜面體靜止在程度地面上，斜面體斜面是光滑的，斜面的傾角為30度，先用一端固定的輕繩系一質(zhì)量也為m的小球，小球靜止時輕繩與斜面的夾角也為30度，試求：1當斜面體靜止時繩的拉力大小2假設(shè)斜面對斜面體的最大靜摩擦力等于地面對斜面體支持力的k倍，為了使整個系統(tǒng)始終保持靜止狀態(tài)，k值必須滿足什么條件。解析：1對小球進展受力分析，如下圖，根據(jù)幾何關(guān)系可以求得2以斜面體為研究對象，受力情況如下圖，二、復(fù)合場中的平衡問題例2. 某空間區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場，勻強電場的電場強度為0.5N/C，一帶電電荷為q103C、質(zhì)量為m3

7、5;103kg的油滴從高5m處落入該區(qū)域后，恰好做勻速圓周運動，求勻強磁場的磁感應(yīng)強度的最小值。解析：0.04T三、牛頓運動定律和運動學結(jié)合例3. 一斜面AB長為5m，傾角為30°，一質(zhì)量為2kg的小物體大小不計從斜面頂端A點由靜止釋放，如下圖斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為，求小物體下滑到斜面底端B時的速度及所用時間g取10 m/s2解析：以小物塊為研究對象進展受力分析，如下圖物塊受重力mg、斜面支持力N、摩擦力f，垂直斜面方向，由平衡條件得：mgcos30°N 沿斜面方向上，由牛頓第二定律得：mgsin30°fma又fN由以上三式解得a2.5m/s2小物體下滑到斜面

8、底端B點時的速度：5m/s運動時間：s題后反思：以斜面上物體的運動為背景考察牛頓第二定律和運動學知識是常見的題型之一，純熟掌握斜面上物體的受力分析，正確求解加速度是解決問題的關(guān)鍵。例4. 如下圖，固定在程度面上的斜面其傾角37º，長方體木塊A的MN面上釘著一顆小釘子，質(zhì)量m1.5kg的小球B通過一細線與小釘子相連接，細線與斜面垂直木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)0.50現(xiàn)將木塊由靜止釋放，木塊將沿斜面下滑求在木塊下滑的過程中小球?qū)δ緣KMN面的壓力大小取g10m/s2，sin37º0.6，cos37º0.8解析：以木塊和小球整體為研究對象，設(shè)木塊的質(zhì)量為M，下滑的加速度為a

9、，沿斜面方向，根據(jù)牛頓第二定律有：Mmgsin37ºMmgcos37ºMma解得：agsin37ºcos37º2m/s2以小球B為研究對象，受重力mg，細線拉力T和MN面對小球沿斜面向上的彈力FN，沿斜面方向，根據(jù)牛頓第二定律有：mgsin37ºFNma解得：FNmgsin37ºma6N由牛頓第三定律得，小球?qū)δ緣KMN面的壓力大小為6N題后反思：對于有共同加速度的連接體問題，一般先用整體法由牛頓第二定律求出加速度，再根據(jù)題目要求，將其中的某個物體進展隔離分析和求解由整體法求解加速度時，F(xiàn)ma，要注意質(zhì)量m與研究對象對應(yīng)例5. 一小圓盤

10、靜止在桌布上，位于一方桌的程度面的中央。桌布的一邊與桌的AB邊重合，如圖。盤與桌布間的動摩擦因數(shù)為1，盤與桌面間的動摩擦因數(shù)為2?，F(xiàn)突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面，加速度的方向是程度的且垂直于AB邊。假設(shè)圓盤最后未從桌面掉下，那么加速度a滿足的條件是什么？以g表示重力加速度解析：設(shè)圓盤的質(zhì)量為m，桌長為l，在桌布從圓盤下抽出的過程中，盤的加速度為a1，有桌布抽出后，盤在桌面上作勻減速運動，以a2表示加速度的大小，有設(shè)盤剛分開桌布時的速度為v1，挪動的間隔 為x1，分開桌布后在桌面上再運動間隔 x2后便停下，有盤沒有從桌面上掉下的條件是設(shè)桌布從盤下抽出的時間為t，在這段時間內(nèi)桌布挪動的間隔 為

11、x，有而由以上各式解得題后反思：此題涉及到圓盤和桌布兩個物體的運動，而且圓盤的運動過程包括加速和減速兩個過程，此題是一個綜合性較強的動力學問題，難度較大。畫出研究對象的運動草圖，抓住運動過程的特點分別應(yīng)用牛頓第二定律和運動學公式即可求解。例6. 質(zhì)量為40kg的雪橇在傾角37°的斜面上向下滑動如圖甲所示，所受的空氣阻力與速度成正比。今測得雪橇運動的vt圖像如圖乙所示，且AB是曲線的切線，B點坐標為4，15，CD是曲線的漸近線。試求空氣的阻力系數(shù)k和雪橇與斜坡間的動摩擦因數(shù)。解析：由牛頓運動定律得： 由平衡條件得： 由圖象得：A點，vA5m/s，加速度aA2.5m/s2；最終雪橇勻速運

12、動時最大速度vm10m/s，a0代入數(shù)據(jù)解得：0.125 k20N·s/m 解決此題的關(guān)鍵是，先對雪橇進展受力分析，畫出正確的受力圖，然后由正交分解法列出牛頓第二定律的方程。從物理圖像上分別讀取初、末兩個狀態(tài)的速度和加速度值，代入方程組聯(lián)立求解。題后反思：此題以體育運動為素材，涉及勻變速直線運動的規(guī)律、牛頓運動定律、斜面上的受力分析、摩擦力、物理圖象等多個知識點，綜合性較強，考察學生分析、解決力和運動的關(guān)系問題。以體育運動為背景的問題歷來是高考命題的重點和熱點，情景復(fù)雜多變，涉及的知識點較多，可以有效地考察學生的根底知識和綜合才能。例7. 如下圖，傳送帶與地面傾角37°，從

13、A到B長度為16m，傳送帶以10m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動在傳送帶上端A處無初速度的放一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的摩擦因數(shù)為0.5求物體從A運動到B所用時間是多少？sin37°0.6，cos37°0.8解析：物體放在傳送帶上后，開場的階段，由于傳送帶的速度大于物體的速度，物體所受的摩擦力沿傳送帶向下如以下圖所示，物體由靜止加速，由牛頓第二定律得mgsinmgcosma1解得a110m/s2物體加速到與傳送帶速度一樣需要的時間為 t1s1s物體加速到與傳送帶速度一樣發(fā)生的位移為由于tan0.5，tan0.75，物體在重力作用下將繼續(xù)加速運動，當物體的速度大于傳送帶

14、的速度時，物體給傳送帶的摩擦力沿傳送帶向上如以下圖所示，由牛頓第二定律得mgsinmgcosma2 解得：a22m/s設(shè)后一階段物體滑至底端所用時間為t2， 由Lsvt2解得t21st211s舍去所以，物體從A運動到B所用時間 tt1t22s題后反思：此題是傾斜放置的傳送帶問題，涉及到斜面上的受力分析、牛頓運動定律、運動過程分析等較多知識。難度較大，才能要求較高。求解此類問題應(yīng)認真分析物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定物體是否受到滑動摩擦力的作用，假如受到滑動摩擦力應(yīng)進一步確定其大小和方向，然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況例8. 一彈簧秤秤盤的質(zhì)量M1.5kg，盤內(nèi)放一個質(zhì)量m10.

15、5kg的物體P，彈簧質(zhì)量忽略不計，輕彈簧的勁度系數(shù)k800N/m，系統(tǒng)原來處于靜止狀態(tài)，如下圖現(xiàn)給物體P施加一豎直向上的拉力F，使P由靜止開場向上作勻加速直線運動在前0.2s時間內(nèi)F是變力，在0.2s以后是恒力求物體勻加速運動的加速度多大？取g10m/s2 解析：因為在t0.2s內(nèi)F是變力，在t0.2s以后F是恒力，所以在t0.2s時，P分開秤盤此時P對盤的壓力為零，由于盤的質(zhì)量M1.5kg，所以此時彈簧不能處于原長開場時，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，設(shè)彈簧壓縮量為x1，由平衡條件得 t0.2s時，P與秤盤別離，設(shè)彈簧壓縮量為x2，對秤盤據(jù)牛頓第二定律得：t0.2s內(nèi)，物體的位移：由以上各式解得a6m/s2題后反思：與彈簧關(guān)聯(lián)的物體，運動狀態(tài)變化時，彈簧的長度形變量隨之變化，物體所受彈力也相應(yīng)變化物