高中物理課件第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律本章學(xué)科素養(yǎng)提升

自主閱讀素材3本章學(xué)科素養(yǎng)提升第三章

牛頓運(yùn)動(dòng)定律數(shù)形結(jié)合分析動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1縱觀全國(guó)近幾年的高考試題，以圖象的方式考查牛頓第二定律是一類(lèi)很重要的題目，此類(lèi)問(wèn)題要求考生具備理解圖象所給予的信息和破譯圖象信息的能力，圖象的形式以v－t、a－t、F－t圖象居多，考查最多的是v－t圖象，題型既有選擇題也有計(jì)算題，難度中等.(1)題型特點(diǎn)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(wèn)題，往往是結(jié)合物理過(guò)程分析圖象的橫、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.(2)問(wèn)題實(shí)質(zhì)圖象類(lèi)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問(wèn)題，以牛頓第二定律F＝ma為紐帶，理解圖象的種類(lèi)，圖象的軸、點(diǎn)、線、截距、斜率、面積所表示的意義.運(yùn)用圖象解決問(wèn)題一般包括兩個(gè)角度：①用給定圖象解答問(wèn)題；②根據(jù)題意作圖，用圖象解答問(wèn)題.在實(shí)際的應(yīng)用中要建立物理情景與函數(shù)、圖象的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系.(3)解題關(guān)鍵解決這類(lèi)問(wèn)題的核心是分析圖象，我們應(yīng)特別關(guān)注v－t圖象中的斜率(加速度)和力的圖線與運(yùn)動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.例1

(多選)(2015·課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ·20)如圖1(a)，一物塊在t＝0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的vt圖線如圖(b)所示.若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出A.斜面的傾角B.物塊的質(zhì)量C.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)D.物塊沿斜面向上滑行的最大高度√答案解析圖1√√僅根據(jù)v-t圖象無(wú)法求出物塊的質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.例2

(多選)2012年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)”航空母艦上著艦成功.圖2甲為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖.飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過(guò)阻攔索對(duì)飛機(jī)施加一作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止，某次降落，以飛機(jī)著艦為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，飛機(jī)在t＝0.4s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停止的速度—時(shí)間圖線如圖乙所示.假如無(wú)阻攔索，飛機(jī)從著艦到停止需要的滑行距離約為1000m.已知航母始終靜止，重力加速度的大小為g，不計(jì)空氣阻力.則A.從著艦到停止，飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為無(wú)阻攔索時(shí)的B.在0.4s～2.5s時(shí)間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)間變化C.在滑行過(guò)程中，飛行員所承受的加速度大小會(huì)超過(guò)2.5gD.在0.4s～2.5s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)做功的功率幾乎不變圖2√√答案解析思維導(dǎo)引【思維導(dǎo)引】能正確識(shí)圖，并從圖象中提取所需的信息，是解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵，本題的分析思路具有一定的代表性，邏輯流程如下：解析由v－t圖象中圖線與t軸圍成的面積，可估算出飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為103m，即大約是無(wú)阻攔索時(shí)的

，A正確；由題圖的斜率可知飛機(jī)鉤住阻攔索后加速度大約保持在a＝27.1m/s2＞2.5g，故C正確；由v－t圖象斜率知，飛機(jī)與阻攔索作用過(guò)程中(0.4s～2.5s時(shí))，其F合恒定，在此過(guò)程中阻攔索兩段間的夾角變小，而合力恒定，則阻攔索的張力要減小，B錯(cuò)誤；由P＝Fv知，阻攔索對(duì)飛機(jī)做功的功率逐漸減小，故D錯(cuò)誤.以“滑塊—木板模型”為背景考查分析綜合能力2滑塊—木板模型是力學(xué)中最常見(jiàn)的模型之一，是歷年高考的熱點(diǎn)內(nèi)容.該類(lèi)試題有如下幾種命題角度.角度1滑塊不受力而木板受拉力木板受逐漸增大的拉力而滑塊不受力，這種情況下，開(kāi)始滑塊和木板一起做變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊加速度達(dá)到其最大值μg時(shí)，滑塊、木板開(kāi)始發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，此后滑塊加速度保持不變，木板加速度逐漸增大.角度2給滑塊一初速度v0，兩者都不受拉力且疊放在光滑水平地面上1.若木板足夠長(zhǎng)，這種情況下，滑塊減速、木板加速，直至兩者速度相等將一起勻速運(yùn)動(dòng)下去，其速度關(guān)系為v0－a滑t＝a板t.2.若木板不夠長(zhǎng)，這種情況下，滑塊會(huì)一直減速到滑下木板，木板會(huì)一直加速到滑塊滑下.分離前滑塊加速度a＝μg，木板的加速度a＝

.角度3木板有初速度v0，兩者都不受拉力且疊放在光滑水平面上1.若木板足夠長(zhǎng)，木板減速、滑塊加速，直至兩者速度相等將一起勻速運(yùn)動(dòng)下去，其速度關(guān)系為v0－a板t＝a滑t；2.若木板不夠長(zhǎng)，則木板會(huì)一直減速到滑塊滑下，滑塊會(huì)一直加速到滑下木板.分離前滑塊的加速度a＝μg，木板的加速度a＝

.例3

(2015·全國(guó)卷Ⅰ·25)一長(zhǎng)木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5m，如圖3甲所示.t＝0時(shí)刻開(kāi)始，小物塊與木板一起以共同速度向右運(yùn)動(dòng)，直至t＝1s時(shí)木板與墻壁碰撞(碰撞時(shí)間極短).碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小物塊始終未離開(kāi)木板.已知碰撞后1s時(shí)間內(nèi)小物塊的vt圖線如圖乙所示.木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2.求：(1)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1及小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2；答案0.1

0.4圖3答案解析思維流程【思維流程】解析根據(jù)題圖乙可以判定碰撞前小物塊與木板共同速度為v＝4m/s碰撞后木板速度水平向左，大小也是v＝4m/s小物塊受到滑動(dòng)摩擦力而向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小根據(jù)牛頓第二定律有μ2mg＝ma2，解得μ2＝0.4木板與墻壁碰撞前，勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝1s，位移x＝4.5m，末速度v＝4m/s解得a1＝1m/s2小物塊和木板整體受力分析，滑動(dòng)摩擦力提供合外力，由牛頓第二定律得：μ1(m＋15m)g＝(m＋15m)a1，即μ1g＝a1解得μ1＝0.1(2)木板的最小長(zhǎng)度；答案解析答案6m解析碰撞后，木板向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，依據(jù)牛頓第二定律有μ1(15m＋m)g＋μ2mg＝15ma3對(duì)滑塊，加速度大小為a2＝4m/s2由于a2＞a3，所以滑塊速度先減小到0，所用時(shí)間為t1＝1s此后，小物塊開(kāi)始向左加速，加速度大小仍為a2＝4m/s2設(shè)又經(jīng)歷t2二者速度相等，則有a2t2＝v1－a3t2解得t2＝0.5s此時(shí)二者的相對(duì)位移最大，Δx＝x1＋x2＋x3－x4＝6m此后小物塊和木板一起