2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第4章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系牛頓運(yùn)動(dòng)定律的三類典型問(wèn)題課件

微專題(三)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的三類典型問(wèn)題類型一動(dòng)力學(xué)的圖像問(wèn)題歸納總結(jié)1.動(dòng)力學(xué)圖像問(wèn)題的類型：2．?dāng)?shù)形結(jié)合解決動(dòng)力學(xué)圖像問(wèn)題：(1)在圖像問(wèn)題中,無(wú)論是讀圖還是作圖,都應(yīng)盡量先建立函數(shù)關(guān)系,進(jìn)而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系；然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系讀取圖像信息或者描點(diǎn)作圖．(2)讀圖時(shí),要注意圖線的起點(diǎn)、斜率、截距、折點(diǎn)以及圖線與橫坐標(biāo)包圍的“面積”等所對(duì)應(yīng)的物理意義,盡可能多地提取解題信息．典例示范題型1動(dòng)力學(xué)中的v

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t圖像例1

雨滴在高空形成后,由靜止開(kāi)始沿豎直方向下落,雨滴受到空氣阻力的作用．當(dāng)雨滴速度為v0時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),其運(yùn)動(dòng)的v

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t圖像如圖所示,經(jīng)過(guò)時(shí)間t1,速度達(dá)到v1.假設(shè)在0～t1時(shí)間內(nèi)雨滴的質(zhì)量不變,則在0～t1時(shí)間內(nèi)(

)A．雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度增大,雨滴受到的阻力逐漸增大B．雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度減小,雨滴受到的阻力逐漸減小C．雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度增大,雨滴受到的阻力逐漸減小D．雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度減小,雨滴受到的阻力逐漸增大解析：v-t圖像切線斜率不斷減小,根據(jù)速度—時(shí)間圖像的斜率表示加速度可知,雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度在減?。鶕?jù)牛頓第二定律得mg－f阻＝ma,可知阻力在增大．答案：D

素養(yǎng)訓(xùn)練1為了探究物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù),某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：取一質(zhì)量為m的物體,使其在沿斜面方向的推力作用下向上運(yùn)動(dòng),如圖甲所示,通過(guò)力傳感器得到推力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,通過(guò)頻閃照相處理后得出速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙所示,若已知斜面的傾角α＝30°,重力加速度g取10m/s2.(1)求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)求撤去推力F后,物體還能上升的距離(斜面足夠長(zhǎng))．

解題基本策略(1)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,解題的關(guān)鍵在于弄清圖像的斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積的物理意義．(2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式,進(jìn)而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系,以便對(duì)有關(guān)物理問(wèn)題作出準(zhǔn)確判斷．

類型二連接體問(wèn)題歸納總結(jié)1.連接體：兩個(gè)或兩個(gè)以上相互作用的物體組成的具有相同加速度的整體叫連接體．2．連接體的類型：(1)彈簧連接體．(2)物物疊放、擠壓連接體．(3)輕繩、輕桿連接體．3．處理連接體問(wèn)題的方法方法研究對(duì)象選擇原則整體法將一起運(yùn)動(dòng)的物體系作為研究對(duì)象求解物體系整體的加速度和所受外力隔離法將系統(tǒng)中的某一物體為研究對(duì)象求解物體之間的內(nèi)力說(shuō)明：有些題目既可用“整體法”,也可用“隔離法”,還有些題目則需要交替運(yùn)用“整體法”與“隔離法”．典例示范例3

(多選)如圖所示,質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩物塊用輕繩連接,放在傾角為θ的斜面上,用始終平行于斜面向上的拉力F拉A,使它們沿斜面勻加速上升,A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ.為了增加輕繩上的張力,可行的辦法是(

)A．減小A物塊的質(zhì)量B．增大B物塊的質(zhì)量C．增大傾角θ

D．增大動(dòng)摩擦因數(shù)μ

答案：AB素養(yǎng)訓(xùn)練2兩質(zhì)量均為m的木塊A、B疊放在一起,靜置于水平面上,水平恒力F作用在A上,兩木塊一起運(yùn)動(dòng),加速度大小為a1,如圖(a)所示．現(xiàn)取走木塊B,在木塊A上施加一方向豎直向下的恒力F1,F1＝mg(g為重力加速度)．木塊A仍在上述水平恒力F的作用下運(yùn)動(dòng),加速度大小為a2,如圖(b)所示．下列關(guān)于a1和a2的關(guān)系,正確的是(

)A.a2＝2a1

B．a(chǎn)2＝a1C．a(chǎn)2＞2a1D．a(chǎn)1＜a2＜2a1解析：設(shè)A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,對(duì)A和B的整體分析,由牛頓第二定律得F－μ·2mg＝2ma1；對(duì)A施加一壓力F1＝mg,由受力分析可知F－μ(F1＋mg)＝ma2,整理得μ·2mg＋2ma1－μ(mg＋mg)＝ma2,解得a2＝2a1.答案：A素養(yǎng)訓(xùn)練3如圖甲所示,在粗糙的水平面上,質(zhì)量分別為mA和mB的物塊A、B用輕彈簧相連,兩物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,它們的質(zhì)量之比mA∶mB＝2∶1.當(dāng)用水平力F作用于B上且兩物塊以相同的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)(如圖甲所示),彈簧的伸長(zhǎng)量為xA；當(dāng)用同樣大小的力F豎直向上拉B且兩物塊以相同的加速度豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)(如圖乙所示),彈簧的伸長(zhǎng)量為xB,則xA∶xB等于(

)A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．3∶2答案：A

類型三動(dòng)力學(xué)的臨界問(wèn)題歸納總結(jié)1.臨界問(wèn)題：某種物理現(xiàn)象(或物理狀態(tài))剛好要發(fā)生或剛好不發(fā)生的轉(zhuǎn)折狀態(tài)．2．關(guān)鍵詞語(yǔ)：在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中出現(xiàn)的“最大”“最小”“剛好”“恰能”等詞語(yǔ),一般都暗示了臨界狀態(tài)的出現(xiàn),隱含了相應(yīng)的臨界條件．3．臨界問(wèn)題的常見(jiàn)類型及臨界條件：常見(jiàn)類型臨界條件接觸與脫離兩物體相接觸(或脫離)的臨界條件是彈力為零相對(duì)靜止或相對(duì)滑動(dòng)靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力繩子斷裂與松弛(1)繩子所能承受的張力是有限的,繩子斷與不斷的臨界條件是實(shí)際張力等于它所能承受的最大張力；(2)繩子松弛的臨界條件是繩上的張力為零加速度最大與速度最大(1)當(dāng)所受合力最大時(shí),具有最大加速度；(2)當(dāng)所受合力最小時(shí),具有最小加速度；(3)當(dāng)出現(xiàn)加速度為零時(shí),物體處于臨界狀態(tài),對(duì)應(yīng)的速度達(dá)到最大值或最小值提醒：(1)兩接觸的物體分離之前的速度和加速度均相同．(2)兩物體分離瞬間的速度和加速度仍相同,但物體間的作用力為零．

典例示范例4

如圖所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的物塊A和木板B,A、B間的最大靜摩擦力為μmg,現(xiàn)用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng),求拉力F的最大值．解析：A、B兩物體恰好相對(duì)滑動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律得：對(duì)A：μmg＝ma,對(duì)A、B系統(tǒng)：F＝(m＋2m)a,解得：F＝3μmg.答案：3μmg拓展遷移1

在[例4]中,若拉力F作用在A上,如圖所示,求拉力F的最大值．

解析：A、B兩物體恰好相對(duì)滑動(dòng)時(shí)由牛頓第二定律得：對(duì)B：μmg＝2ma,對(duì)A、B系統(tǒng)：F＝(m＋2m)a,解得：F＝1.5μmg.答案：1.5μmg

答案：D素養(yǎng)訓(xùn)練5

一彈簧一端固定在傾角為θ＝37°的光滑斜面的底端,另一端拴住質(zhì)量為m1＝4kg的物塊P,Q為一重物,已知Q的質(zhì)量為m2＝8kg,彈簧的質(zhì)量不計(jì),勁度系數(shù)k＝600N/m,系統(tǒng)處于靜止,如圖所示,現(xiàn)給Q施加一個(gè)方向沿斜面向上的力F,使它從靜止開(kāi)始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng),已知在前0.2s時(shí)間內(nèi),F為變力,0.2s以后,F為恒力,求：力F的最大值與最小值．(sin37°＝0.6,g取10m/s2)

解決臨界問(wèn)題的基本思路(1)認(rèn)真審題,詳盡分析問(wèn)題中變化的過(guò)程(包括分析整體過(guò)程中有幾個(gè)階段)．(2)尋找過(guò)程中變化的物理量．(3)探索物理量的變化規(guī)律．(4)確定臨界狀態(tài),分析臨界條件,找出臨界關(guān)系．1.質(zhì)量為0.8kg的物體在一水平面上運(yùn)動(dòng),如圖所示,a、b分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時(shí)的v-t圖線,則拉力和摩擦力之比為(

)A．9∶8

B．3∶2C．2∶1D．4∶3

答案：B

答案：BC

3．某同學(xué)為了研究物體下落過(guò)程的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩本書A、B從高樓樓頂放手讓其落下,兩本書下落過(guò)程中沒(méi)有翻轉(zhuǎn)和分離,由于受到空氣阻力的影響,其v-t圖像如圖乙所示,虛線在P點(diǎn)與速度圖線相切,已知mA＝2kg,mB＝2kg,g取10m/s2.由圖可知(

)A．0～2s內(nèi),A、B的平均速度等于4.5m/sB．t＝2s時(shí),A、B受到的空氣阻力大小等于25NC．t＝2s時(shí),A對(duì)B的壓力大小等于16ND．下落過(guò)程中A對(duì)B的壓力不變答案：C

4．(多選)如圖甲所示,物塊的質(zhì)量m＝1kg,初速度v0＝10m/s,在一水平向左的力F作用下從O點(diǎn)沿粗糙的水平面向右運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻后力F突然反向,大小不變,整個(gè)過(guò)程中物塊速度的平方隨位置變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,g取10m/s2.下列說(shuō)法中正確的是(

)A.0～5s內(nèi)物塊做勻減速運(yùn)動(dòng)B．在t＝1s時(shí)刻,力F反向C．力F大小為10ND．物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3答案：BD

解析：(1)小車向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),小球隨之一起勻速運(yùn)動(dòng),