（江蘇專用）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第3單元 牛頓運(yùn)動(dòng)定律學(xué)案

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1、 第三單元 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 高考熱點(diǎn)統(tǒng)計(jì) 要求 2014年 2015年 2016年 2017年 高考基礎(chǔ)要求及冷點(diǎn)統(tǒng)計(jì) Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用 Ⅱ 17、24 17、24 20、25 20、25 18 16 20、24 25 24 25 超重和失重(Ⅰ) 高考對(duì)于牛頓第一、第三定律的考查屬于基本要求,一般不單獨(dú)出題.超重與失重屬于高考冷點(diǎn),通常結(jié)合圖像、圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)綜合考查. 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 22 22 考情分析 1.

2、牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典物理學(xué)最基本、最重要的規(guī)律,高考著重考查的知識(shí)點(diǎn)有:牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解,用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析物理過程,結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)規(guī)律綜合考查運(yùn)動(dòng)問題(含圖像問題),尤其是單體多過程問題在近幾年高考中出現(xiàn)頻率很高. 2.高考對(duì)本單元基礎(chǔ)知識(shí)的考查(選擇題)一般涉及物理思想方法、受力分析、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等,如理想斜面實(shí)驗(yàn)、牛頓第一定律、運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系、超重與失重問題;綜合考查(計(jì)算題)則涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合問題,如運(yùn)用整體法和隔離法處理連接體問題、多物體運(yùn)動(dòng)和多過程運(yùn)動(dòng)問題、將實(shí)際問題理想化和模型化等.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的考查是近幾年高考命題的重點(diǎn)和熱點(diǎn).

3、 第6講　牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解 一、牛頓第一定律 1.內(nèi)容:一切物體總保持　　　　運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài).? 2.慣性 (1)定義:一切物體都有保持原來　　　　運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì).? (2)量度:　　　　是物體慣性大小的唯一量度,　　　　大的物體慣性大,　　　　小的物體慣性小.? 二、牛頓第二定律 1.內(nèi)容:物體的加速度的大小跟它受到的　　　　成正比、跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向　　　　.? 2.公式:　　　　.? 3.適用范圍 (1)只適用于　　　　參考系(相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系).? (2)只適

4、用于　　　　物體(相對(duì)于分子、原子)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況.? 三、牛頓第三定律 1.內(nèi)容:兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小　　　　,方向　　　　,作用在同一條直線上.? 2.表達(dá)式:F甲對(duì)乙=-F乙對(duì)甲,負(fù)號(hào)表示　　　　.? 四、國(guó)際單位制 力學(xué)中的基本量是質(zhì)量、　　　　、長(zhǎng)度,對(duì)應(yīng)的基本單位分別是　　　　、　　　　、　　　　.? 【思維辨析】 (1)牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律. (　　) (2)牛頓第一定律指出,當(dāng)物體受到的合外力為零時(shí),物體將處于靜止?fàn)顟B(tài). (　　) (3)物體運(yùn)動(dòng)必須有力的作用,沒有力的作用,物體將靜止. (　　) (4)力的單位是牛頓,1

5、 N=1 kg· m/s2.(　　) (5)外力(不為零)作用于靜止物體的瞬間,物體立刻獲得加速度. (　　) (6)慣性是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì). (　　) (7)作用力與反作用力的效果相互抵消. (　　) (8)作用力與反作用力的關(guān)系不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化. (　　) 考點(diǎn)一　牛頓第一定律 (1)牛頓第一定律是在可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)(如伽利略斜面實(shí)驗(yàn))基礎(chǔ)上采用科學(xué)的邏輯推理得出的結(jié)論,物體不受外力是牛頓第一定律的理想條件,所以,牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律. (2)慣性是物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì),與物體是否受力、是否運(yùn)動(dòng)及所處的位置無關(guān),物體的慣性只與其質(zhì)量有關(guān),物體的

6、質(zhì)量越大其慣性越大;牛頓第一定律揭示了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因. 1 (多選)如圖6-1所示,高為h的車廂在平直軌道上勻減速向右行駛,加速度大小為a,車廂頂部A點(diǎn)有油滴滴落在車廂地板上,車廂地板O點(diǎn)位于A點(diǎn)的正下方,重力加速度為g,則油滴 (　　) 圖6-1 A.落在O點(diǎn)的左側(cè) B.落在O點(diǎn)的右側(cè) C.落點(diǎn)與O點(diǎn)距離為a D.落點(diǎn)與O點(diǎn)距離為 式題 [2017·浙江臺(tái)州模擬] 伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法,有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展.利用如圖6-2所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn):小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng),

7、并沿右側(cè)斜面上升.斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時(shí),小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3.根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,可以得到的最直接的結(jié)論是 (　　) 圖6-2 A.如果斜面光滑,小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置 B.如果小球不受力,它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài) C.如果小球受到力的作用,它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變 D.小球受到的力一定時(shí),質(zhì)量越大,它的加速度越小 ■ 要點(diǎn)總結(jié) (1)對(duì)牛頓第一定律的理解包含兩方面:其一,定義了“慣性”和“力”;其二,指出了“慣性”和“力”對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響. (2)慣性不是力,慣性和力是兩個(gè)截然不同的概念.物體受到外力時(shí),慣性表現(xiàn)為

8、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度,慣性越大,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變.但要判斷物體下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),必須掌握物體的受力情況和初始狀態(tài). 考點(diǎn)二　牛頓第二定律 對(duì)牛頓第二定律的理解 矢量性 公式F=ma是矢量式,任一時(shí)刻,F與a總同向 瞬時(shí)性 a與F對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻,即a為某時(shí)刻的加速度時(shí),F為該時(shí)刻物體所受的合外力 因果性 F是產(chǎn)生加速度a的原因,加速度a是F作用的結(jié)果 同一性 (1)加速度a是相對(duì)同一個(gè)慣性參考系的(一般指地面);(2)F=ma中,F、m、a對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體或同一個(gè)系統(tǒng);(3)F=ma中,各量統(tǒng)一使用國(guó)際單位 獨(dú)立性 (1)作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都

9、滿足F=ma;(2)物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和;(3)力和加速度在各個(gè)方向上的分量也滿足F=ma,即Fx=max,Fy=may 2 [2017·浙江海鹽高級(jí)中學(xué)模擬] 用一水平力F拉靜止在水平面上的物體,在F從零開始逐漸增大的過程中,加速度a隨外力F變化的圖像如圖6-3所示,g取10 m/s2,水平面各處粗糙程度相同,則由此不能計(jì)算出 (　　) 圖6-3 A.物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力 B.物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) C.外力F為12 N時(shí)物體的速度 D.物體的質(zhì)量 式題1 如圖6-4所示,在質(zhì)量為m的物體上加一個(gè)豎直向上的拉力F,使物體以加速度a豎直

10、向上做勻加速運(yùn)動(dòng),若不計(jì)阻力,下面說法正確的是 (　　) 圖6-4 A.若拉力改為2F,物體加速度為2a B.若質(zhì)量改為,物體加速度為2a C.若質(zhì)量改為2m,物體加速度為 D.若質(zhì)量改為,拉力改為,物體加速度不變 式題2 如圖6-5所示,物體P以一定的初速度v沿光滑水平面向右運(yùn)動(dòng),與一個(gè)右端固定的輕質(zhì)彈簧相撞,并被彈簧反向彈回,若彈簧在被壓縮過程中始終遵循胡克定律,那么在P與彈簧發(fā)生相互作用的整個(gè)過程中 (　　) 圖6-5 A.P的加速度大小不斷變化,方向也不斷變化 B.P的加速度大小不斷變化,但方向只改變一次 C.P的加速度大小不斷改變,當(dāng)加速度最大時(shí),速度最小

11、 D.有一段過程,P的加速度逐漸增大,速度也逐漸增大 式題3 [2017·山東大學(xué)附中檢測(cè)] 如圖6-6所示,A、B兩小球分別連在輕線兩端,B球另一端與彈簧相連,彈簧固定在傾角為30°的光滑斜面頂端.A、B兩小球的質(zhì)量分別為mA、mB,重力加速度為g,若不計(jì)彈簧質(zhì)量,在線被剪斷瞬間,A、B兩球的加速度大小分別為 (　　) 圖6-6 A.都等于 B.和0 C. D. 式題4 為了節(jié)省能量,某商場(chǎng)安裝了如圖6-7所示的智能化電動(dòng)扶梯,扶梯與水平面的夾角為θ.無人乘行時(shí),扶梯運(yùn)行得很慢;當(dāng)有人站上扶梯時(shí),先以加速度a勻加速運(yùn)轉(zhuǎn),再以速度v勻速運(yùn)轉(zhuǎn).一質(zhì)量為m的顧客乘扶梯上樓,恰好

12、經(jīng)歷了這兩個(gè)過程,那么下列說法中正確的是(重力加速度為g) (　　) 圖6-7 A.顧客始終受到三個(gè)力的作用 B.扶梯對(duì)顧客的支持力始終等于mg C.加速階段扶梯對(duì)顧客的摩擦力大小為macos θ,方向水平向右 D.顧客對(duì)扶梯作用力的方向先沿扶梯向上,再豎直向下 ■ 要點(diǎn)總結(jié) (1)作用在物體上的每一個(gè)力都將獨(dú)立地產(chǎn)生各自的加速度,合外力產(chǎn)生的加速度是這些加速度的矢量和; (2)關(guān)于牛頓第二定律的瞬時(shí)性,主要考查輕繩和輕彈簧中力的突變對(duì)比; (3)牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨(dú)立的,牛頓第一定律是在物體不受外力的理想情況下經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理而總結(jié)出來的,而牛頓第二

13、定律是一條實(shí)驗(yàn)定律,牛頓第二定律的意義在于力是如何改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的. 考點(diǎn)三　牛頓第三定律 對(duì)相互作用力的理解(與平衡力對(duì)比) 比較 相互作用力 平衡力 方向 　方向相反、作用在同一條直線上 　方向相反、作用在同一條直線上 大小 　大小相等 　大小相等 受力物體 　兩個(gè)相互作用的物體上 　同一物體上 力的性質(zhì) 　一定是同性質(zhì)的力 　性質(zhì)不一定相同 同時(shí)性 　一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失 　不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失 疊加性 　兩力作用效果不可求合力 　兩力作用效果可以求合力 3 沼澤地的下面蘊(yùn)藏著豐富的泥炭,泥炭是沼澤地積累的植物殘?bào)w,它的纖維

14、狀和海綿狀的物理結(jié)構(gòu)導(dǎo)致人在其上面行走時(shí)容易下陷(設(shè)在下陷過程中,泥炭對(duì)人的阻力不計(jì)).如果整個(gè)下陷的過程是先加速再減速最后勻速運(yùn)動(dòng),那么,下列說法中正確的是 (　　) A.在加速向下運(yùn)動(dòng)時(shí),人對(duì)沼澤地的壓力大于人的重力 B.在減速向下運(yùn)動(dòng)時(shí),人對(duì)沼澤地的壓力小于人的重力 C.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,人對(duì)沼澤地的壓力是先大于后等于沼澤地對(duì)人的支持力 D.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,人對(duì)沼澤地的壓力大小總是等于沼澤地對(duì)人的支持力大小 式題 [2017·浙江新昌中學(xué)模擬] 如圖6-8所示,用水平外力F將木塊壓在豎直墻面上使其保持靜止?fàn)顟B(tài),下列說法正確的是 (　　) 圖6-8 A.木塊所受重力與墻

15、對(duì)木塊的靜摩擦力是一對(duì)平衡力 B.木塊所受重力與墻對(duì)木塊的靜摩擦力是一對(duì)作用力與反作用力 C.木塊對(duì)墻的壓力與水平力F是平衡力 D.水平力F與墻對(duì)木塊的支持力是一對(duì)作用力和反作用力 ■ 要點(diǎn)總結(jié) 區(qū)分一對(duì)相互作用力與一對(duì)平衡力是牛頓第三定律問題的重點(diǎn),平衡力是同一物體受到的一對(duì)力,其作用效果可以抵消,相互作用力是兩個(gè)不同物體受到的一對(duì)力,二力分別作用在不同物體上,其作用效果不能抵消;牛頓第三定律的重要作用之一是轉(zhuǎn)換研究對(duì)象,當(dāng)根據(jù)已知條件無法直接求得物體受到的某作用力時(shí),可以根據(jù)牛頓第三定律,先求得該力的反作用力. 第7講　牛頓第二定律的應(yīng)用(1) 一、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問

16、題 1.由物體的受力情況求解運(yùn)動(dòng)情況的基本思路:先求出幾個(gè)力的合力,由牛頓第二定律(F合=ma)求出　　　　,再由運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式求出速度或位移.? 2.由物體的運(yùn)動(dòng)情況求解受力情況的基本思路:已知加速度或根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出　　　　,再由牛頓第二定律求出合力,從而確定未知力.? 說明:牛頓第二定律是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)問題與受力問題的橋梁,加速度是解題的關(guān)鍵. 二、超重和失重 1.超重與失重 物體對(duì)水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)　　　　物體所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象,　　　　物體所受重力的情況稱為失重現(xiàn)象.? 2.完全失重 物體對(duì)水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)　　　　的情

17、況稱為完全失重現(xiàn)象.? 【思維辨析】 (1)運(yùn)動(dòng)物體的加速度可根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度、位移、時(shí)間等信息求解,所以加速度由運(yùn)動(dòng)情況決定. (　　) (2)質(zhì)量為m的物體處于超重狀態(tài)時(shí),物體的重力大于mg(g為重力加速度). (　　) (3)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)其重力消失. (　　) (4)物體處于超重還是失重狀態(tài),由加速度的方向決定,與速度方向無關(guān). (　　) 考點(diǎn)一　動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題 1.解決動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的思路 2.解決動(dòng)力學(xué)兩類基本問題應(yīng)把握的關(guān)鍵 (1)兩種分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過程分析; (2)一個(gè)“橋梁”——物體運(yùn)動(dòng)的加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁

18、. 考向一　已知受力求運(yùn)動(dòng)問題 1 [2017·晉中質(zhì)檢] 一個(gè)質(zhì)量為4 kg的物體靜止在足夠大的水平地面上,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2.從t=0開始,物體受到一個(gè)大小和方向呈周期性變化的水平力F作用,力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖7-1所示.g取10 m/s2.求: (1)在2~4 s時(shí)間內(nèi),物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間; (2)6 s內(nèi)物體的位移大小. 圖7-1 式題1 [2017·湖南株洲質(zhì)檢] 如圖7-2所示,某次滑雪訓(xùn)練,運(yùn)動(dòng)員站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得水平推力F=84 N而從靜止向

19、前滑行,其作用時(shí)間為t1=1.0 s,撤除水平推力F后經(jīng)過t2=2.0 s,他第二次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得同樣的水平推力,作用距離與第一次相同.已知該運(yùn)動(dòng)員連同裝備的總質(zhì)量為m=60 kg,在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中受到的滑動(dòng)摩擦力大小恒為f=12 N,求: (1)第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得的速度大小及這段時(shí)間內(nèi)的位移; (2)第二次撤除水平推力后該運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))滑行的最大距離. 圖7-2 式題2 [2017·合肥質(zhì)檢] 如圖7-3所示,有一半圓,其直徑水平且與另一圓的底部相切于O點(diǎn),O點(diǎn)恰好是下半圓的

20、圓心,它們處在同一豎直平面內(nèi).現(xiàn)有三條光滑軌道AOB、COD、EOF,它們的兩端分別位于上、下兩圓的圓周上,軌道與豎直直徑的夾角關(guān)系為α>β>θ,現(xiàn)讓一小物塊先后從三條軌道頂端由靜止下滑至底端,則小物塊在每一條傾斜軌道上滑動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間關(guān)系為 (　　) 圖7-3 A.tAB=tCD=tEF B.tAB>tCD>tEF C.tAB

21、由靜止開始在t=2 s內(nèi)能沿斜面運(yùn)動(dòng)位移x=4 m.g取10 m/s2,求: (1)滑塊和斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (2)恒力F的大小. 圖7-4 式題 [2017·廣東潮州朝安區(qū)模擬] 如圖7-5所示,粗糙的地面上放著一個(gè)質(zhì)量M=1.5 kg 的斜面體,斜面光滑,底面與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,傾角θ=37°,在固定在斜面上的擋板上用輕質(zhì)彈簧連接一質(zhì)量m=0.5 kg的小球,彈簧的勁度系數(shù)k=200 N/m,現(xiàn)給斜面體施加一水平向右的恒力F,使整體向右以加速度a=1 m/s2做勻加速運(yùn)動(dòng).已知sin 37°=0.6,cos 37

22、°=0.8,g取10 m/s2.求: (1)F的大小; (2)彈簧的形變量及斜面對(duì)小球的支持力大小. 圖7-5 ■ 要點(diǎn)總結(jié) 1.解決動(dòng)力學(xué)基本問題時(shí)對(duì)力的處理方法 (1)合成法:在物體受力個(gè)數(shù)較少(2個(gè)或3個(gè))時(shí)一般采用“合成法”. (2)正交分解法:若物體的受力個(gè)數(shù)較多(3個(gè)或3個(gè)以上),則采用“正交分解法”. 2.解答動(dòng)力學(xué)兩類問題的基本程序 (1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點(diǎn). (2)根據(jù)問題的要求和計(jì)算方法,確定研究對(duì)象,進(jìn)行分析,并畫出示意圖. (3)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解. 考點(diǎn)二　超重與失重問題 3 (

23、多選)某同學(xué)用臺(tái)秤研究電梯中的超重、失重現(xiàn)象.地面上其體重為500 N,再將臺(tái)秤移至電梯內(nèi)測(cè)其體重.電梯從t=0時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng),到t=11 s時(shí)停止,得到臺(tái)秤的示數(shù)F隨時(shí)間t變化的情況如圖7-6所示,重力加速度g取10 m/s2,則 (　　) 圖7-6 A.電梯為下降過程 B.在10~11 s內(nèi)電梯的加速度大小為2 m/s2 C.F3的示數(shù)為550 N D.電梯運(yùn)行的總位移為19 m ■ 題根分析 本題通過受力分析和牛頓第二定律,考查運(yùn)動(dòng)過程中的超重、失重問題.對(duì)超重、失重問題的分析應(yīng)注意: (1)超重、失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是物體的重力的效果發(fā)生了變化,重力的效果增大,則物體處

24、于超重狀態(tài);重力的效果減小,則物體處于失重狀態(tài).重力的作用效果體現(xiàn)在物體對(duì)水平面的壓力、物體對(duì)豎直懸線的拉力等方面,在超重、失重現(xiàn)象中物體的重力并沒有發(fā)生變化. (2)物體是處于超重狀態(tài),還是失重狀態(tài),取決于加速度的方向,而不是速度的方向.只要加速度有豎直向上的分量,物體就處于超重狀態(tài);只要加速度有豎直向下的分量,物體就處于失重狀態(tài),當(dāng)物體的加速度等于重力加速度時(shí)(豎直向下),物體就處于完全失重狀態(tài). (3)在完全失重的狀態(tài)下,一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失,如天平不能測(cè)量物體的質(zhì)量、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等. ■ 變式網(wǎng)絡(luò) 式題1 (多選)[20

25、17·南京、鹽城模擬] 如圖7-7所示,蹦床運(yùn)動(dòng)員從空中落到床面上,運(yùn)動(dòng)員從接觸床面到下降到最低點(diǎn)為第一過程,從最低點(diǎn)到上升到離開床面為第二過程,運(yùn)動(dòng)員 (　　) 圖7-7 A.在第一過程中始終處于失重狀態(tài) B.在第二過程中始終處于超重狀態(tài) C.在第一過程中先處于失重狀態(tài),后處于超重狀態(tài) D.在第二過程中先處于超重狀態(tài),后處于失重狀態(tài) 式題2 如圖7-8所示,重為4 N的物體A被平行于斜面的細(xì)線拴在斜面的上端,整個(gè)裝置保持靜止?fàn)顟B(tài),傾角為30°的斜面被固定在測(cè)力計(jì)上,物塊與斜面間無摩擦.裝置穩(wěn)定后,燒斷細(xì)線,物塊沿斜面下滑,與靜止時(shí)比較,此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)(g取10 m/s2)

26、(　　) 圖7-8 A.增加4 N B.減少3 N C.減少1 N D.不變 式題3 (多選)飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),宇航員處于完全失重狀態(tài)時(shí),下列說法正確的是 (　　) A.宇航員不受任何力作用 B.宇航員處于平衡狀態(tài) C.地球?qū)τ詈絾T的引力全部用來提供向心力 D.正立和倒立時(shí)宇航員感覺一樣 考點(diǎn)三　牛頓第二定律與圖像綜合問題 1.常見的動(dòng)力學(xué)圖像 v-t圖像、a-t圖像、F-t圖像、F-a圖像等. 2.解題策略 (1)動(dòng)力學(xué)圖像問題實(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

27、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)物理問題進(jìn)行準(zhǔn)確判斷. 4 [2017·河南中原名校聯(lián)考] 如圖7-9甲所示,光滑水平面上的O處有一質(zhì)量為m=2 kg的物體.物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力的作用,F1=4 N,方向向右,F2的方向向左,物體從靜止開始運(yùn)動(dòng),此時(shí)開始計(jì)時(shí),F2的大小隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示. (1)當(dāng)t=0.5 s時(shí),求物體的加速度大小; (2)在t=0至t=2 s內(nèi),何時(shí)物體的加速度最大?最大值為多少? (3)在t=0至t=2 s內(nèi),何時(shí)物體的速度最大?最大值為多少? 圖7-9 式題1

28、 [2017·福建漳州八校聯(lián)考] 如圖7-10甲所示,一個(gè)質(zhì)量為3 kg的物體放在粗糙水平地面上,從零時(shí)刻起,物體在水平力F作用下由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng).在0~3 s時(shí)間內(nèi)物體的加速度a隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.則 (　　) 圖7-10 A.F的最大值為12 N B.0~1 s和2~3 s內(nèi)物體加速度的方向相反 C.3 s末物體的速度最大,最大速度為8 m/s D.在0~1 s內(nèi)物體做勻加速運(yùn)動(dòng),2~3 s內(nèi)物體做勻減速運(yùn)動(dòng) 式題2 將一個(gè)質(zhì)量為1 kg的小球豎直向上拋出,最終落回拋出點(diǎn),運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力大小恒定,方向與運(yùn)動(dòng)方向相反.該過程的v-t圖像如圖7-11所示,g取

29、10 m/s2.下列說法中正確的是 (　　) 圖7-11 A.小球重力和阻力之比為6∶1 B.小球上升與下落所用時(shí)間之比為2∶3 C.小球落回到拋出點(diǎn)的速度大小為8 m/s D.小球下落過程,受到向上的空氣阻力,處于超重狀態(tài) ■ 方法技巧 解決圖像綜合問題的關(guān)鍵 (1)分清圖像的類別:即分清橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量,明確其物理意義,掌握物理圖像所反映的物理過程,會(huì)分析臨界點(diǎn). (2)明確能從圖像中獲得哪些信息:把圖像與具體的題意、情境結(jié)合起來,再結(jié)合斜率、特殊點(diǎn)、面積等的物理意義,確定從圖像中反饋出來的有用信息,這些信息往往是解題的突破口或關(guān)鍵點(diǎn). 第8講　牛頓第二

30、定律的應(yīng)用(2) 考點(diǎn)一　連接體問題 　　應(yīng)用牛頓第二定律解決連接體問題時(shí),正確地選取研究對(duì)象是解題的關(guān)鍵.若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且不需要求物體之間的作用力,則可以把它們看成一個(gè)整體,分析整體受到的合外力,應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量);若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同,或者需要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力,則需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來,應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解;若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且需要求物體之間的作用力,則可以先用整體法求出加速度,然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象,應(yīng)用牛頓第二定律求作用力,即“先整體求加速度,后隔離求內(nèi)力”. 1 [201

31、7·無錫測(cè)試] 如圖8-1所示的裝置叫作阿特伍德機(jī),是阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,用來研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.繩子兩端的物體下落(上升)的加速度總是小于自由落體的加速度g,同自由落體相比,下落相同的高度,所花費(fèi)的時(shí)間要長(zhǎng),這使得實(shí)驗(yàn)者有足夠的時(shí)間從容地觀測(cè)、研究.已知物體A、B的質(zhì)量均為M,物體C的質(zhì)量為m,輕繩與輕滑輪間的摩擦不計(jì),繩子不可伸長(zhǎng),如果m=M,求: (1)物體B從靜止開始下落一段距離的時(shí)間與自由落體下落同樣的距離所用時(shí)間的比值; (2)系統(tǒng)由靜止釋放后運(yùn)動(dòng)過程中物體C對(duì)B的拉力大小. 圖8-1

32、 式題1 如圖8-2所示,質(zhì)量為m=1 kg的物塊放在傾角為θ=37°的斜面體上,斜面體質(zhì)量為M=2 kg,斜面與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,地面光滑.現(xiàn)對(duì)斜面體施加一水平推力F,要使物塊相對(duì)斜面體靜止,試確定推力F的取值范圍.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 圖8-2 式題2 (多選)[2017·哈爾濱三中模擬] 如圖8-3所示,光滑水平面上放置著四個(gè)相同的木塊,其中木塊B與C之間用一輕彈簧相連,輕彈簧始終在彈性限度內(nèi).現(xiàn)用水平拉力F拉B木塊,使四個(gè)木塊以相同的加速度一起加速

33、運(yùn)動(dòng),則以下說法正確的是 (　　) 圖8-3 A.一起加速過程中,C木塊受到四個(gè)力的作用 B.一起加速過程中,D所受到的靜摩擦力大小為 C.一起加速過程中,A、D木塊所受摩擦力大小和方向相同 D.當(dāng)F撤去瞬間,A、D木塊所受靜摩擦力的大小和方向都不變 ■ 方法技巧 求解連接體內(nèi)部物體之間的作用力時(shí),一般選受力較少的隔離體為研究對(duì)象;求解具有相同的加速度的連接體外部對(duì)物體的作用力或加速度時(shí),一般選取系統(tǒng)整體為研究對(duì)象.大多數(shù)連接體問題中需要整體法和隔離法交替使用. 考點(diǎn)二　動(dòng)力學(xué)中的臨界與極值問題 臨界或極值條件的標(biāo)志 (1)題目中“剛好”“恰好”“正好”等關(guān)鍵詞句,明顯

34、表明題述的過程存在著臨界點(diǎn). (2)題目中“取值范圍”“多長(zhǎng)時(shí)間”“多大距離”等詞句,表明題述過程存在著起止點(diǎn),而這些起止點(diǎn)一般對(duì)應(yīng)著臨界狀態(tài). (3)題目中“最大”“最小”“至多”“至少”等詞句,表明題述的過程存在著極值點(diǎn),這些極值點(diǎn)往往是臨界點(diǎn). 2 如圖8-4所示,在傾角為θ的光滑斜面上端固定一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,彈簧下端連有一質(zhì)量為m的小球,小球被一垂直于斜面的擋板A擋住,此時(shí)彈簧沒有形變.若手持擋板A以加速度a(a

35、 式題 [2017·河南三市聯(lián)考] 如圖8-5甲所示,木板與水平地面間的夾角θ可以隨意改變,當(dāng)θ=30°時(shí),可視為質(zhì)點(diǎn)的一小物塊恰好能沿著木板勻速下滑.若讓該小物塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0=10 m/s沿木板向上運(yùn)動(dòng),如圖乙所示,隨著θ的改變,小物塊沿木板滑行的距離x將發(fā)生變化,重力加速度g取10 m/s2. (1)求小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)當(dāng)θ角滿足什么條件時(shí),小物塊沿木板滑行的距離最小?并求出此最小值. 圖8-5 ■ 方法技巧 常見問題的臨界條件

36、 (1)接觸與脫離的臨界條件:兩物體相接觸或脫離,臨界條件是彈力FN=0. (2)相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件:兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí),常存在著靜摩擦力,則相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值. (3)繩子斷裂與松弛的臨界條件: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繩中張力等于它所能承受的最大張力,繩子松弛的臨界條件是T=0. (4)最終速度(收尾速度)的臨界條件:物體所受合外力為零. 考點(diǎn)三　牛頓第二定律解決多過程復(fù)雜問題 　　綜合運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解決多過程問題,是高考命題的熱點(diǎn).解決“多過程”問題的關(guān)鍵:首先明確每個(gè)“子過程”所遵守的規(guī)律,其次找出它們之

37、間的關(guān)聯(lián)點(diǎn),然后列出“過程性方程”與“狀態(tài)性方程”. 3 (20分)[2017·杭州聯(lián)考] 滑雪運(yùn)動(dòng)中當(dāng)滑雪板壓在雪地上時(shí)會(huì)把雪內(nèi)的空氣逼出來,在滑雪板和雪地之間形成暫時(shí)的“氣墊”從而減小雪地對(duì)滑雪板的摩擦,然后當(dāng)滑雪板的速度較小時(shí),與雪地接觸時(shí)間超過某一時(shí)間就會(huì)陷下去,使得它們間的摩擦阻力增大.假設(shè)滑雪者的速度超過4 m/s時(shí),滑雪板與雪地間的動(dòng)摩擦因數(shù)就會(huì)從0.25變?yōu)?.125.一滑雪者從傾角為θ=37°的斜坡的A處由靜止開始自由下滑,滑至坡底B處(B處為一光滑小圓弧)后又滑上一段水平雪道,最后停在水平雪道BC上的某處.如圖8-6所示,不計(jì)空氣阻力,已知AB長(zhǎng)14.8 m,g取10 m

38、/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求: (1)滑雪者從靜止開始到動(dòng)摩擦因數(shù)發(fā)生變化所經(jīng)歷的時(shí)間及滑雪者到達(dá)B處的速度大小; (2)假如水平雪道BC的長(zhǎng)度只有99.2 m(C處后面為懸崖),為了保證安全,從斜坡上由靜止開始自由下滑時(shí)出發(fā)點(diǎn)離B點(diǎn)的距離不得超過多少? 圖8-6 【規(guī)范步驟】 (1)設(shè)滑雪者(包括滑雪板)質(zhì)量為m,滑雪者在斜坡上從靜止開始加速至速度v=4 m/s期間,由牛頓第二定律有 　　　　　　　　　　　　　　　=ma1 (1分)? 解得a1=　　　　m/s2 (1分)? 根據(jù)速度—時(shí)間關(guān)系可得t=　　　　=　　　　s(1分)? 設(shè)滑雪者

39、由靜止加速至4 m/s期間的位移為x1,隨后滑雪者的加速度為a2,滑到B處的位移為x2,則根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 x1=　　　　=　　　　m(1分)? 根據(jù)牛頓第二定律可得 　　　　　　　　　　　　　　　=ma2 (1分)? 解得a2=　　　　m/s2 (1分)? 根據(jù)位移關(guān)系有x2=　　　　=　　　　m(1分)? 根據(jù)位移—速度關(guān)系可得 　　　　　　　　　　　　　　　=2a2x2 (1分)? 解得vB=　　　　m/s(1分)? (2)設(shè)在水平面上滑行的最后一段位移為x4,加速度為a4, 根據(jù)牛頓第二定律可得　　　　　　=ma4 (1分)? 根據(jù)位移—速度關(guān)系可得　　　　　　=

40、2a4x4 (1分)? 解得x4=　　　　m(1分)? 設(shè)在水平面上滑行的前面一段位移為x3,加速度為a3 則a3=　　　　　　=　　　　　　m/s2 (1分)? 由于x3=99.2 m-3.2 m=96 m(1分) 設(shè)在B點(diǎn)的速度為v'B,根據(jù)位移—速度關(guān)系可得 　　　　　　=2a3x3 (1分)? 解得v'B=　　　　m/s(1分)? 在斜坡上運(yùn)動(dòng)時(shí),第二段運(yùn)動(dòng)的位移為x2,根據(jù)位移—速度關(guān)系可得 　　　　　　　　　　　　　　　=2a2x2 (1分)? 解得x2=　　　　m(1分)? 第一段位移為x1=　　　　=　　　　 m(1分)? 則x=　　　　=　　　　m(1

41、分)? 式題1 [2018·北京四中月考] 固定的傾角為37°的光滑斜面長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1 m,斜面頂端放置可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體,質(zhì)量為1 kg,如圖8-7所示,當(dāng)沿斜面向上的恒力F較小時(shí),物體可以沿斜面下滑,到達(dá)斜面底端時(shí)撤去恒力F,物體繼續(xù)在水平地面上滑行(忽略物體轉(zhuǎn)彎時(shí)的能量損失).研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)不施加外力時(shí),物體在水平地面上滑行的距離為3 m.g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求: (1)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (2)當(dāng)F=4 N時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間. 圖8-7 式題2 [2017·杭州二中月考] 如

42、圖8-8所示,一個(gè)質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的圓管豎直放置,頂端塞有一個(gè)質(zhì)量為m的彈性小球,且M=4m,球和管間的滑動(dòng)摩擦力與最大靜摩擦力大小均為4mg,管下端離地面高度H=5 m.現(xiàn)讓管自由下落,運(yùn)動(dòng)過程中管始終保持豎直,落地時(shí)向上彈起的速度與落地時(shí)速度大小相等.若管第一次彈起上升過程中,球恰好沒有從管中滑出,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2,則: (1)管第一次落地彈起剛離開地面時(shí),管與球的加速度分別為多少? (2)從管第一次落地彈起到球與管達(dá)到相同速度時(shí)所用的時(shí)間是多少? (3)圓管的長(zhǎng)度L是多少? 圖8-8 　動(dòng)力學(xué)中的典型“模型”

43、 熱點(diǎn)一　滑塊—長(zhǎng)木板模型 滑塊—長(zhǎng)木板模型是近幾年來高考考查的熱點(diǎn),涉及摩擦力的分析判斷、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)等主干知識(shí),能力要求較高.滑塊和木板的位移關(guān)系、速度關(guān)系是解答滑塊—長(zhǎng)木板模型的切入點(diǎn),前一運(yùn)動(dòng)階段的末速度是下一運(yùn)動(dòng)階段的初速度,解題過程中必須以地面為參考系. (1)模型特點(diǎn):滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))置于長(zhǎng)木板上,滑塊和木板均相對(duì)地面運(yùn)動(dòng),且滑塊和木板在摩擦力的作用下發(fā)生相對(duì)滑動(dòng). (2)位移關(guān)系:滑塊由木板一端運(yùn)動(dòng)到另一端過程中,滑塊和木板同向運(yùn)動(dòng)時(shí),位移之差Δx=x2-x1=L(板長(zhǎng));滑塊和木板反向運(yùn)動(dòng)時(shí),位移之和Δx=x2+x1=L. 考向一　外力F作用下的

44、滑塊—長(zhǎng)木板 1 [2017·合肥模擬] 如圖Z3-1甲所示,質(zhì)量為M=4 kg、足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑的水平面上,在木板的中點(diǎn)放一個(gè)質(zhì)量m=4 kg、大小可以忽略的鐵塊,鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.二者開始均靜止,從t=0時(shí)刻起鐵塊受到水平向右、大小如圖乙所示的拉力F的作用,F作用時(shí)間為6 s,g取10 m/s2,則: (1)鐵塊和木板在前2 s的加速度大小分別為多少? (2)鐵塊和木板相對(duì)靜止前,運(yùn)動(dòng)的位移大小各為多少? (3)力F作用的最后2 s內(nèi),鐵塊和木板的位移大小分別是多少? 圖Z3-1

45、 式題 (多選)[2017·福建上杭一中檢測(cè)] 如圖Z3-2甲所示,足夠長(zhǎng)的木板B靜置于光滑水平面上,其上放置小滑塊A.木板B受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用時(shí),用傳感器測(cè)出木板B的加速度a,得到如圖乙所示的a-F圖像,已知g取10 m/s2,則 (　　) 圖Z3-2 A.木板B的質(zhì)量為1 kg B.滑塊A的質(zhì)量為4 kg C.當(dāng)F=10 N時(shí)木板B的加速度為4 m/s2 D.滑塊A與木板B間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 考向二　無外力F作用的滑塊—長(zhǎng)木板 2 [2017·全國(guó)卷Ⅲ] 如圖Z3-3所示,兩個(gè)滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA=1 kg和mB=5 kg,放在靜止于水

46、平地面上的木板的兩端,兩者與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1=0.5;木板的質(zhì)量為m=4 kg,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.1.某時(shí)刻A、B兩滑塊開始相向滑動(dòng),初速度大小均為v0=3 m/s.A、B相遇時(shí),A與木板恰好相對(duì)靜止.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s2.求: (1)B與木板相對(duì)靜止時(shí),木板的速度; (2)A、B開始運(yùn)動(dòng)時(shí),兩者之間的距離. 圖Z3-3 式題 [2017·安徽蕪湖模擬] 質(zhì)量為m0=20 kg、長(zhǎng)為L(zhǎng)=5 m的木板放在水平面上,木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.15.將質(zhì)

47、量m=10 kg 的小木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以v0=4 m/s的速度從木板的左端水平拋射到木板上(如圖Z3-4所示),小木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.4,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10 m/s2.下列判斷中正確的是 (　　) 圖Z3-4 A.木板一定靜止,小木塊不能滑出木板 B.木板一定靜止,小木塊能滑出木板 C.木板一定向右滑動(dòng),小木塊不能滑出木板 D.木板一定向右滑動(dòng),小木塊能滑出木板 考向三　斜面上的滑塊—長(zhǎng)木板 3 [2017·武漢武昌區(qū)調(diào)研] 如圖Z3-5所示,在傾角為θ=37°的固定長(zhǎng)斜面上放置一質(zhì)量M=1 kg、長(zhǎng)度L1=3 m的極薄平板AB,薄平板的上

48、表面光滑,其下端B與斜面底端C的距離為L(zhǎng)2=16 m,在薄平板的上端A處放一質(zhì)量m=0.6 kg的小滑塊(視為質(zhì)點(diǎn)),將小滑塊和薄平板同時(shí)由靜止釋放.設(shè)薄平板與斜面之間、小滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5,求滑塊與薄平板下端B到達(dá)斜面底端C的時(shí)間差Δt.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2) 圖Z3-5 式題 如圖Z3-6所示,一質(zhì)量為M的斜面體靜止在水平地面上,斜面傾角為θ,斜面上疊放著A、B兩物體,物體B在沿斜面向上的力F的作用下沿斜面勻速上滑.

49、若A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,μ

50、.有臨界速度時(shí),滑塊與木板不分離,假設(shè)速度相等后加速度相同,由整體法求解系統(tǒng)的共同加速度,再由隔離法用牛頓第二定律求滑塊與木板間的摩擦力,如果該摩擦力不大于最大靜摩擦力,則說明假設(shè)成立,可對(duì)整體列式;如果該摩擦力大于最大靜摩擦力,則說明假設(shè)不成立,可對(duì)兩者分別列式,確定相等時(shí)間內(nèi)的位移關(guān)系. 熱點(diǎn)二　涉及傳送帶的動(dòng)力學(xué)問題 　　傳送帶問題為高中動(dòng)力學(xué)問題中的難點(diǎn),主要表現(xiàn)在兩方面:其一,傳送帶問題往往存在多種可能結(jié)論的判定,即需要分析確定到底哪一種可能情況會(huì)發(fā)生;其二,決定因素多,包括滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)大小、斜面傾角、傳送帶速度、傳送方向、滑塊初速度的大小及方向等.這就需要考生對(duì)傳

51、送帶問題能準(zhǔn)確地作出動(dòng)力學(xué)過程分析.下面是最常見的幾種傳送帶問題模型. 考向一　水平傳送帶模型 情景 圖示 滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況 情景1 　(1)可能一直加速 　(2)可能先加速后勻速 情景2 　(1)v0=v時(shí),一直勻速 　(2)v0>v時(shí),可能一直減速,也可能先減速再勻速 　(3)v0v時(shí),返回時(shí)速度為v,當(dāng)v0

52、帶速度大小恒為v=2 m/s,兩端A、B間距離為3 m.一物塊從B端以初速度v0=4 m/s滑上傳送帶,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,g取10 m/s2.物塊從滑上傳送帶至離開傳送帶的過程中,速度隨時(shí)間變化的圖像是圖Z3-8中的 (　　) 圖Z3-7 圖Z3-8 式題 如圖Z3-9所示,足夠長(zhǎng)的水平傳送帶靜止時(shí)在左側(cè)某處畫下標(biāo)記點(diǎn)P,將工件放在P點(diǎn).啟動(dòng)傳送帶,使其向右做勻加速運(yùn)動(dòng),工件相對(duì)傳送帶發(fā)生滑動(dòng).經(jīng)過t1=2 s立即控制傳送帶,使其做勻減速運(yùn)動(dòng),再經(jīng)過t2=3 s傳送帶停止運(yùn)行,測(cè)得標(biāo)記點(diǎn)P通過的距離x0=15 m. (1)求傳送帶的最大速度; (2)已

53、知工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,重力加速度g取10 m/s2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,求整個(gè)過程中工件運(yùn)動(dòng)的總距離. 圖Z3-9 考向二　傾斜傳送帶模型 情景 圖示 滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況 情景1 　(1)可能從左端滑下 　(2)可能靜止 　(3)可能一直加速 　(4)可能先加速后勻速 情景2 　(1)可能一直加速 　(2)可能先加速后勻速 　(3)可能先以a1加速后以a2加速 情景3 　(1)可能一直加速 　(2)可能一直勻速 　(3)可能先加速后勻速 　(4)可能先

54、減速后勻速 　(5)可能先以a1加速后以a2加速 情景4 　(1)可能一直加速 　(2)可能一直勻速 　(3)可能先減速后反向加速 5 [2017·成都診斷] 如圖Z3-10所示,傳送帶與地面夾角θ=37°,從A到B長(zhǎng)度為L(zhǎng)=10.25 m,傳送帶以v0=10 m/s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在傳送帶上端A無初速度地放一個(gè)質(zhì)量為m=0.5 kg的黑色煤塊,它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5.煤塊在傳送帶上經(jīng)過會(huì)留下黑色痕跡.已知sin 37°=0.6,g取10 m/s2,求: (1)煤塊從A到B的時(shí)間; (2)煤塊從A到B的過程中傳送帶上形成痕跡的長(zhǎng)度. 圖Z3-10

55、 式題 如圖Z3-11所示,與水平面成θ=30°角的傳送帶正以v=3 m/s的速度勻速運(yùn)行,A、B兩端相距l(xiāng)=13.5 m.現(xiàn)每隔1 s把質(zhì)量m=1 kg的工件(視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上,工件在傳送帶的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng),工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,g取10 m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)求相鄰工件間的最小距離和最大距離; (2)滿載與空載相比,求傳送帶需要增加的牽引力. 圖Z3-11 ■ 建模點(diǎn)撥 (1)在確定研究對(duì)象并進(jìn)行受力分

56、析之后,首先判定摩擦力突變(含大小和方向)點(diǎn),給運(yùn)動(dòng)分段.傳送帶傳送的物體所受的摩擦力,不論是其大小突變,還是其方向突變,都發(fā)生在物體速度與傳送帶速度相等的時(shí)刻.物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)的極值問題,不論是極大值,還是極小值,也都發(fā)生在物體速度與傳送帶速度相等的時(shí)刻.v物與v傳相等的時(shí)刻是運(yùn)動(dòng)分段的關(guān)鍵點(diǎn),也是解題的突破口. (2)判定運(yùn)動(dòng)中的速度變化的關(guān)鍵是v物與v傳的大小與方向,對(duì)二者的比較是決定解題方向的關(guān)鍵. (3)在傾斜傳送帶上需比較mgsin θ與f的大小,判斷f的突變情況. (4)由傳送帶的長(zhǎng)度判定到達(dá)臨界狀態(tài)之前物體是否滑出,還要判斷物體與傳送帶共速以后物體是否一定與傳送帶保持

57、相對(duì)靜止. 1.[2015·全國(guó)卷Ⅱ] 下暴雨時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害.某地有一傾角為θ=37°(sin 37°= )的山坡C,上面有一質(zhì)量為m的石板B,其上下表面與斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖Z3-12所示.假設(shè)某次暴雨中,A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊),在極短時(shí)間內(nèi),A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1減小為,B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2減小為0.5,A、B開始運(yùn)動(dòng),此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn);在第2 s末,B的上表面突然變?yōu)楣饣?μ2保持不變.已知A開始運(yùn)動(dòng)時(shí),A離B下邊緣的距離l=27 m,C足夠長(zhǎng),設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦

58、力.重力加速度大小g取10 m/s2.求: (1)在0~2 s時(shí)間內(nèi)A和B加速度的大小; (2)A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間. 圖Z3-12 2.[2017·鄭州一檢] 如圖Z3-13甲所示,質(zhì)量為m1=1 kg的物塊放在質(zhì)量為m2=3 kg的木板右端,木板足夠長(zhǎng),放在光滑的水平地面上,木板與物塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.2.整個(gè)系統(tǒng)開始時(shí)靜止,重力加速度g取10 m/s2. (1)在木板右端施加水平向右的拉力F,為使木板和物塊發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),拉力F至少應(yīng)為多大? (2)在0~4 s內(nèi),若拉力F的變化情況如圖乙

59、所示,2 s后木板進(jìn)入動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.25的粗糙水平面,在圖丙中畫出0~4 s內(nèi)木板和物塊的v-t圖像. (3)求0~4 s內(nèi)物塊相對(duì)木板的位移大小. 圖Z3-13 3.[2017·長(zhǎng)沙聯(lián)考] 如圖Z3-14所示,有一條沿順時(shí)針方向勻速傳送的傳送帶,恒定速度v=4 m/s,傳送帶與水平面的夾角θ=37°,現(xiàn)將質(zhì)量m=1 kg的小物塊輕放在其底端(小物塊可視為質(zhì)點(diǎn)),與此同時(shí),給小物塊一沿傳送帶方向向上的恒力F=8 N,經(jīng)過一段時(shí)間,小物塊運(yùn)動(dòng)到了離地面高為h=2.4 m的平臺(tái)上.已知物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=

60、0.5,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. (1)求物塊從傳送帶底端運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)上所用的時(shí)間; (2)若在物塊與傳送帶達(dá)到相同速度時(shí),立即撤去恒力F,則小物塊還需經(jīng)過多少時(shí)間離開傳送帶?離開時(shí)的速度為多大? 圖Z3-14 　驗(yàn)證牛頓第二定律 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.會(huì)用控制變量法探究加速度a與合力F、質(zhì)量M的關(guān)系; 2.掌握利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法. 二、實(shí)驗(yàn)器材 一端有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、盤、重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、　　　　　　、復(fù)寫紙片和紙帶、

61、天平、砝碼、　　　　、導(dǎo)線.? 考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作 　　本實(shí)驗(yàn)利用盤及盤中重物通過細(xì)繩牽引小車做加速運(yùn)動(dòng)的方法研究加速度a與力F、質(zhì)量M的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)時(shí)采用控制變量法,共分兩步研究:第一步,保持小車的質(zhì)量不變,改變盤中重物的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的a,驗(yàn)證a與F的關(guān)系;第二步,保持盤中重物的質(zhì)量不變,改變小車上砝碼的質(zhì)量,測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a,驗(yàn)證a與M的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)應(yīng)測(cè)量的物理量有: (1)小車及車上砝碼的總質(zhì)量M:用天平測(cè)出. (2)小車受到的拉力F:拉力近似等于盤和重物的總重力mg(盤和重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量). (3)小車的加速度a:通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶

62、,由a=計(jì)算出. 1 [2017·武漢華師附中模擬] 為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖S4-1所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車總質(zhì)量用M表示(b圖中M包括小車與傳感器,c圖中M包括小車和與小車固連的滑輪),鉤碼總質(zhì)量用m表示. 圖S4-1 (1)為便于測(cè)量合外力的大小,并得到“小車總質(zhì)量一定時(shí),小車的加速度與所受合外力成正比”的結(jié)論,下列說法正確的是　　　　(填選項(xiàng)前的字母).? A.三組實(shí)驗(yàn)中只有甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力 B.三組實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力 C.三組實(shí)驗(yàn)中只有甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件 D.三組實(shí)

63、驗(yàn)都需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件 (2)若乙、丙兩位同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測(cè)量中力傳感器和彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)相同,通過計(jì)算得到小車加速度均為a,a=g,g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?則乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的小車總質(zhì)量之比為　　　　,乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的鉤碼總質(zhì)量之比為　　　　.? ■ 注意事項(xiàng) (1)在本實(shí)驗(yàn)中,必須平衡摩擦力,在平衡摩擦力時(shí),不要把盤和重物系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著紙帶勻速運(yùn)動(dòng). (2)安裝器材時(shí),要調(diào)整滑輪的高度,使拴小車的細(xì)繩與木板平行,且連接小車和盤應(yīng)在平衡摩擦力之后. (3)改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時(shí),改變量可適當(dāng)大一些,但應(yīng)滿

64、足盤和重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量(盤和重物的總質(zhì)量不超過小車和車上砝碼總質(zhì)量的10%). (4)改變拉力或小車質(zhì)量后,每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪處前按住小車. 考點(diǎn)二　數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1.數(shù)據(jù)處理 (1)先在紙帶上標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,根據(jù)公式a=計(jì)算加速度. (2)需要先保持小車和砝碼的總質(zhì)量M不變,記錄各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力F,然后建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示加速度a,用橫坐標(biāo)表示作用力F,描點(diǎn)畫出a-F圖像,如果圖線是一條過原點(diǎn)的直線,便證明加速度與作用力成正比.再保持小車所受牽引

65、力F不變,記錄各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車和砝碼的總質(zhì)量M,然后建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示加速度a,用橫坐標(biāo)表示總質(zhì)量的倒數(shù),描點(diǎn)畫出a-圖像,如果圖線是一條過原點(diǎn)的直線,就證明了加速度與質(zhì)量成反比. 2.誤差分析 (1)平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差. (2)質(zhì)量的測(cè)量、紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量、細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差. (3)實(shí)驗(yàn)原理不完善引起誤差. 通過適當(dāng)調(diào)節(jié),使小車所受的阻力被平衡,當(dāng)小車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),可以得到a=g,T=mg,只有當(dāng)M?m時(shí),才可近似認(rèn)為小車所受的拉力T等于mg,所以本實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差. (4)a-F圖線分析 “驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)得到的理想a-

66、F圖像應(yīng)是一條過原點(diǎn)的直線,但由于實(shí)驗(yàn)誤差影響,常出現(xiàn)如圖S4-2所示的三種情況(說明見下表). 圖S4-2 圖線 特征 產(chǎn)生原因 ① 　圖線的上部彎曲 　當(dāng)小車受力F較大時(shí),不滿足“盤和重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量”的條件 ② 　圖線在a軸的截距大于0 　平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過大,F=0(即不掛盤和重物)時(shí)小車就具有了加速度 ③ 　圖線在F軸的截距大于0 　平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過小,或未平衡摩擦力.只有當(dāng)F增加到一定值時(shí),小車才獲得加速度 2 [2016·全國(guó)卷Ⅲ] 某物理課外小組利用圖S4-3中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系.圖中,置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置,其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過滑輪,一端與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼.本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè),每個(gè)質(zhì)量均為0.010 kg.實(shí)驗(yàn)步驟如下: (1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車中,在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊,使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑. 圖S4-3 (2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端,其