高中物理人教版第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律單元測(cè)試（全國(guó)一等獎(jiǎng)）

第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律章末總結(jié)【知識(shí)結(jié)構(gòu)】【知識(shí)梳理】1．牛頓第一定律(1)說(shuō)明了物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止．由此可知，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(2)一切物體都有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的特性——慣性。一切物體都具有慣性；慣性是物體的固有屬性；質(zhì)量是慣性大小的量度。(3)一切物體受外力時(shí)，都會(huì)改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即外力是迫使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。2．牛頓第二定律(1)采用控制變量法研究得出了加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系，即牛頓第二定律．(2)揭示了a與F、m的定量關(guān)系，特別是a與F的幾種特殊的對(duì)應(yīng)關(guān)系：瞬時(shí)性、同向性、正比性、因果性、相對(duì)性、同體性．(3)牛頓第二定律進(jìn)一步揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況決定于物體受力情況和初始狀態(tài)．(4)加速度是聯(lián)系受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁，無(wú)論是由受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，還是由運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，都需求出加速度．3．牛頓第三定律“三個(gè)一樣”是指作用力和反作用力大小一樣，力的性質(zhì)一樣，力產(chǎn)生和消失的時(shí)刻及變化情況一樣．“兩個(gè)不一樣”是指作用力和反作用力的方向不一樣，作用對(duì)象即受力物體不一樣．另外還需注意區(qū)別一個(gè)力的反作用力和它的平衡力這兩個(gè)不同的概念．4．處理動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題的方法（1）兩類問(wèn)題已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況：先由牛頓第二定律求出a，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求運(yùn)動(dòng)情況．已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況：先由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出a，再由牛頓第二定律求力．（2）解題關(guān)鍵抓住兩個(gè)分析：受力分析運(yùn)動(dòng)分析，建立物體運(yùn)動(dòng)的物理情景．（3）解題步驟確定研究對(duì)象，明確物理過(guò)程．分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，必要時(shí)畫出受力示意圖和過(guò)程示意圖．根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程．合力的求解常用合成法或正交分解法，要特別注意公式中各矢量的方向及正負(fù)號(hào)的選擇．求解、檢驗(yàn)，必要時(shí)需討論．5．平衡問(wèn)題常用的方法（1）整體法與隔離法：是我們處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)常用的一種思維方法．整體法是把幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)作為一個(gè)整體來(lái)分析，隔離法是把系統(tǒng)中的某個(gè)物體單獨(dú)拿出來(lái)研究．將整體法和隔離法相結(jié)合，靈活運(yùn)用，有助于我們簡(jiǎn)便解題．（2）圖解法：處理動(dòng)態(tài)平衡時(shí)常用的方法，在三力平衡情況下，一個(gè)力大小方向固定，一個(gè)力方向固定，判斷第三個(gè)力大小變化及求極值情況特別方便．（3）數(shù)形結(jié)合：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(wèn)題．如相似三角形法．（4）正交分解法：通過(guò)建立直角坐標(biāo)系，先沿x軸、y軸的方向分解力，然后再求合力．6．超重和失重問(wèn)題（1）物體超重或失重的本質(zhì)不是重力增加了或減小了，而是物體對(duì)支持面的壓力或?qū)覓煳矬w的拉力大于或小于物體的實(shí)際重力．（2）物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，物體與重力有關(guān)的一些現(xiàn)象就會(huì)全部消失，比如：①與重力有關(guān)的一些儀器如天平、臺(tái)秤等不能再使用②豎直上拋的物體再也回不到地面③杯口向下時(shí)，杯中的水也不流出?！局R(shí)應(yīng)用】一、整體法與隔離法的應(yīng)用典型例題：如圖所示，箱子的質(zhì)量M＝5.0kg，與水平地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝.在箱子頂處系一細(xì)線，懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝0.1kg的小球，箱子受到水平恒力F的作用，使小球的懸線與豎直方向的擺角θ＝30°，試求力F的大?。?g取10m/s2)解析：對(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球受懸線的拉力FT和重力mg，如圖甲所示，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(FTsinθ＝ma,FTcosθ＝mg))對(duì)整體進(jìn)行受力分析，如圖乙所示此時(shí)細(xì)繩對(duì)箱子的拉力和小球受的拉力對(duì)整體而言是內(nèi)力，因此不必考慮：則由牛頓第二定律得F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a即F＝(M＋m)(μg＋a)＝(M＋m)g(μ＋tanθ)≈N點(diǎn)評(píng)：(1)整體法和隔離法的選擇．求各部分加速度相同的連接體的加速度或合力時(shí)，優(yōu)先考慮“整體法”。如果還要求物體之間的作用力，再用隔離法，且一定從待求作用力的那個(gè)物體進(jìn)行隔離。(2)在利用整體法和隔離法解決問(wèn)題時(shí)，一定要把內(nèi)力和外力區(qū)分清楚。二、臨界和極值問(wèn)題典型例題：如圖所示，兩個(gè)物塊A和B疊放在光滑水平面上，已知A的質(zhì)量mA＝4kg，B的質(zhì)量mB＝5kg，在A上施加一個(gè)水平力FA.當(dāng)FA＝20N時(shí)，A、B間恰好開始發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)．在撤去FA后，求：若要保持A、B間相對(duì)靜止，對(duì)B物塊能施加的最大水平力為多大？解析：依題意，在FA的作用下，A、B一起加速運(yùn)動(dòng)有相等的加速度．當(dāng)A、B開始發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，A、B系統(tǒng)的加速度為最大加速度，A對(duì)B的靜摩擦力FfAB即為最大靜摩擦力．由牛頓第二定律的比例式有，F(xiàn)A/(mA＋mB)＝FfAB/mB.①當(dāng)對(duì)B施加一最大水平力FB時(shí)，A、B仍以共同的加速度運(yùn)動(dòng)，且這一加速度也為最大加速度，故B對(duì)A的靜摩擦力FfBA也為最大靜摩擦力，即有，F(xiàn)fBA＝FfAB.②同理可列出比例式：FB/(mA＋mB)＝FfBA/mA.③由①②③解得：FB＝mBFA/mA＝25N.點(diǎn)評(píng)：對(duì)此類題的分析要抓住臨界條件，再據(jù)牛頓第二定律求出加速度。另外本題也說(shuō)明了牛頓第二定律的合外力與加速度是瞬時(shí)關(guān)系：加速度改變，彈力的大小、方向、作用點(diǎn)均改變。三、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用典型例題：在傾斜角為θ的長(zhǎng)斜面上，一帶有風(fēng)帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑，滑塊(連同風(fēng)帆)的質(zhì)量為m，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ、風(fēng)帆受到向后的空氣阻力與滑塊下滑的速度v大小成正比，即f＝kv.滑塊從靜止開始沿斜面下滑的v－t圖象如圖所示，圖中的傾斜直線是t＝0時(shí)刻速度圖線的切線。(1)由圖象求滑塊下滑的最大加速度和最大速度的大小。(2)若m＝2kg，θ＝37°，g＝10m/s2，求出μ和k的值。(sin37°＝，cos37°＝解析：(1)由題圖可知滑塊做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終可達(dá)最大速度vm＝2m/s，t＝0時(shí)刻滑塊的加速度最大，即為v－t圖線在O點(diǎn)的切線的斜率：a＝eq\f(v1－v0,t1)＝eq\f(3m/s