新教材高中物理第5章牛頓運(yùn)動(dòng)定律章末總結(jié)學(xué)案

第5章牛頓運(yùn)動(dòng)定律章末總結(jié)提升一運(yùn)動(dòng)和力的圖像結(jié)合例1(多選)如圖a,一物體在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g及圖中的v0、v1、t1均為已知量,則可求出 ()A.斜面的傾角B.物體的質(zhì)量C.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)D.物體沿斜面向上滑行的最大高度答案ACD物體滑上斜面的初速度v0已知,向上滑行過程為勻變速直線運(yùn)動(dòng),末速度為0,那么平均速度為v02,所以沿斜面向上滑行的最遠(yuǎn)距離x=v02t1,根據(jù)牛頓第二定律得,向上滑行過程中v0t1=gsinθ+μgcosθ,向下滑行過程中v1t1=gsinθμgcosθ,整理可得gsinθ=v0+v12t11.解決力與運(yùn)動(dòng)圖像關(guān)聯(lián)問題的基本步驟(1)看清坐標(biāo)軸所表示的物理量,明確因變量(縱軸表示的物理量)與自變量(橫軸表示的物理量)的制約關(guān)系。(2)看圖線本身,識(shí)別兩個(gè)相關(guān)量的變化趨勢,從而分析具體的物理過程。(3)分清兩個(gè)相關(guān)量的變化范圍及給定的相關(guān)條件。明確圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、圖線斜率、圖線與坐標(biāo)軸圍成的“面積”的物理意義。在看懂以上三個(gè)方面后,進(jìn)一步弄清“圖像與公式”“圖像與圖像”“圖像與物體”之間的聯(lián)系與變通,以便對(duì)有關(guān)的物理問題做出準(zhǔn)確的判斷。2.各圖像的含義vt圖像(屬于已知運(yùn)動(dòng)求受力)(1)根據(jù)圖像確定物體各段的加速度大小和方向;(2)弄清每段圖線與物體運(yùn)動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系;(3)對(duì)各段運(yùn)動(dòng)進(jìn)行受力分析;(4)用牛頓第二定律求解Ft圖像(屬于已知受力求運(yùn)動(dòng))(1)根據(jù)圖像結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)情況明確物體在各時(shí)間段的受力情況;(2)利用牛頓第二定律求出加速度;(3)利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求其他未知量aF圖像圖像的含義是物體受到的某一個(gè)力的變化對(duì)物體加速度的影響(1)對(duì)物體進(jìn)行全面受力分析;(2)根據(jù)牛頓第二定律求其他未知力1.沿固定斜面下滑的物體受到與斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度時(shí)間圖線如圖所示,已知物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù),在0~5s、5~10s、10~15s內(nèi)F的大小分別為F1、F2和F3,則 ()A.F1<F2B.F2>F3C.F1>F3D.F1=F3答案A由速度時(shí)間圖像的斜率可知,0~5s內(nèi)和10~15s內(nèi)物體的加速度大小a相等。在0~5s內(nèi),物體加速下滑,由牛頓第二定律可得:mgsinθfF1=ma,所以F1=mgsinθfma;在5~10s,物體勻速下滑,受力平衡,則mgsinθf=F2;在10~15s內(nèi),物體減速下滑,由牛頓第二定律可得,F3+fmgsinθ=ma,所以F3=mgsinθf+ma;由以上分析可得,F1<F2<F3。2.(多選)如圖所示,滑塊放置在厚度不計(jì)的木板上,二者處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)對(duì)木板施加一水平向右的恒力F,已知各個(gè)接觸面均粗糙,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,下列關(guān)于滑塊和木板運(yùn)動(dòng)的vt圖像中可能正確的是(實(shí)線、虛線分別代表木板和滑塊的vt圖像) ()答案BD由于滑塊與木板之間有摩擦力,所以當(dāng)木板做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),滑塊不可能保持靜止,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)F較小時(shí),滑塊與木板一起做加速度相等的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故B項(xiàng)正確;當(dāng)F較大時(shí),滑塊相對(duì)木板滑動(dòng),滑塊與木板都做加速運(yùn)動(dòng),但木板的加速度大;二者分離后,滑塊在地面上滑動(dòng),將做減速運(yùn)動(dòng);木板的加速度將增大,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。提升二運(yùn)動(dòng)和力的臨界、極值問題例2(多選)如圖所示,A、B兩物塊靜止疊放在水平地面上,A、B的質(zhì)量分別為mA=3kg、mB=2kg,A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.5,B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g=10m/s2。現(xiàn)對(duì)A施加一水平拉力F,則 ()A.當(dāng)F=12N時(shí),A、B都相對(duì)地面靜止B.當(dāng)F>22.5N時(shí),A相對(duì)B滑動(dòng)C.當(dāng)F=20N時(shí),A、B間的摩擦力為14ND.無論F為何值,B的加速度不會(huì)超過2m/s2答案BCA、B之間的最大靜摩擦力為fmax=μ1mAg=0.5×3×10N=15N,B與地面間的最大靜摩擦力為fmax'=μ2(mA+mB)g=0.2×(3+2)×10N=10N,若A、B相對(duì)地面一起運(yùn)動(dòng),兩者剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí),則:對(duì)B有:fmaxμ2(mA+mB)g=mBa0得a0=2.5m/s2對(duì)整體有:F0μ2(mA+mB)g=(mA+mB)a0得:F0=22.5N當(dāng)F=12N時(shí),由于fmax'<F<F0,所以A、B相對(duì)靜止,一起相對(duì)地面運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)F>F0=22.5N時(shí),A相對(duì)B滑動(dòng),故B項(xiàng)正確;當(dāng)F=20N時(shí),由于fmax'<F<F0,所以A、B相對(duì)靜止,一起相對(duì)地面運(yùn)動(dòng),則:對(duì)整體:Fμ2(mA+mB)g=(mA+mB)a對(duì)A:Ff=mAa聯(lián)立解得A、B間的摩擦力f=14N,故C項(xiàng)正確;B的最大加速度為am=fmax-fmax'mB=15-10動(dòng)力學(xué)中的臨界和極值問題1.臨界或極值問題的關(guān)鍵詞(1)“剛好”“恰好”“正好”“取值范圍”等,表明題述的過程存在臨界點(diǎn)。(2)“最大”“最小”“至多”“至少”等,表明題述的過程存在極值。2.產(chǎn)生臨界值和極值的條件(1)兩物體脫離的臨界條件:相互作用的彈力為零,加速度相等。(2)繩子松弛(斷裂)的臨界條件:繩中張力為零(最大值)。(3)兩物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件:靜摩擦力達(dá)到最大值。(4)加速度最大的條件:合力最大。(5)速度最大的條件:很多情況下當(dāng)加速度為零時(shí)速度最大。1.(多選)如圖所示,一質(zhì)量M=3kg、傾角為45°的斜面體放在光滑水平地面上,斜面體上有一質(zhì)量為m=1kg的光滑楔形物體,用一水平向左的恒力F作用在斜面體上,系統(tǒng)恰好保持相對(duì)靜止地向左運(yùn)動(dòng),重力加速度為g=10m/s2,下列判斷正確的是 ()A.系統(tǒng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.F=40NC.斜面體對(duì)楔形物體的作用力FN=2ND.增大力F,楔形物體將相對(duì)斜面體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)答案BD系統(tǒng)在水平方向只受恒力F作用,做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故A項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)楔形物體受力分析,受到重力以及斜面的支持力作用,合力向左,根據(jù)牛頓第二定律得,FNcos45°=mg,mgtan45°=ma,解得FN=102N,a=10m/s2,對(duì)整體,根據(jù)牛頓第二定律得,F=(M+m)a=40N,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;增大力F,則斜面體在水平方向的加速度增大,斜面體對(duì)楔形物體的支持力也增大,則支持力在豎直方向的分量大于重力,有向上的加速度,即楔形物體將相對(duì)斜面體沿斜面向上運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)正確。2.如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上,另一端與放置于水平面上質(zhì)量均為m的物體A、B接觸(A與B和彈簧均未連接),彈簧水平且無形變,用水平力F緩慢推動(dòng)物體B,在彈簧彈性限度內(nèi)彈簧長度被壓縮了x0,此時(shí)物體A、B靜止,已知物體A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物體B與水平面間的摩擦不計(jì),撤去F后,物體A、B開始向左運(yùn)動(dòng),A運(yùn)動(dòng)的最大距離為4x0,重力加速度為g。則 ()A.撤去F后,物體A和B先做勻加速運(yùn)動(dòng),再做勻減速運(yùn)動(dòng)B.撤去F瞬間,物體A、B的加速度大小為kxC.物體A、B一起向左運(yùn)動(dòng)距離x0后相互分離D.物體A、B一起向左運(yùn)動(dòng)距離x=x0μmgk答案DA、B一起先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度減