滬科版高中物理必修一第5章《研究力和運動的關(guān)系》章末總結(jié)學(xué)案

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1、最新滬科版圖中物理必修一第 5章《研究力和運動的關(guān)系》章末總 結(jié)學(xué)案 網(wǎng)絡(luò)?構(gòu)建區(qū) 梳理知識體系枸建內(nèi)容綱要 f內(nèi)容??切物體總保持勻速直攜運動狀態(tài)或辭止?fàn)顟B(tài),宜到有勢力迫使宣政颯妙賽委為止 牛頓第一定律 理解 ［力是改變朝悻運動狀態(tài)的埠因 I一切熱體在任何情況下布具布廢性,慎忤大小由質(zhì)ft咻一決定 研究為盛動的關(guān)系 牛頓第二定律5 (內(nèi)容:物體的加速度限受到的怛HN成正比,跟物體的座盤成反比 表達式1F= U1M L理網(wǎng) 牛做第二定律的應(yīng)用 矢量性：口的方向與F的方向相同 瞬時林：ufi&F的變化而變化 世理性,每個力都可獨立地使物體產(chǎn)生加速度 同體性;F-

2、h是同一T物體的三個量 皿在臺*u a I已知送動情況求受力情況 產(chǎn)美基利叫已知乏力情況求運動情況 超重：加速度向上.工 ＞行 8 / 7 超南和失重 失重土加速度向下，\匕/ 完全失重:加速度向下11等于 歸納同類專期 熟練解題技巧 專題?整合區(qū) 一、動力學(xué)的兩類基本問題 1 .掌握解決動力學(xué)兩類基本問題的思路方法 第一類問題 工 受力分析 運動學(xué)」.二_由\主 甲.第二定胡恒三十包守 I 第二類問題 其中受力分析和運動過程分析是基礎(chǔ) ，牛頓第二定律和運動學(xué)公式是工具 ，加速度是

3、連接力 和運動的橋梁. 2 .求合力的方法 (1)平行四邊形定則 若物體在兩個共點力的作用下產(chǎn)生加速度 ，可用平行四邊形定則求 F合，然后求加速度. (2)正交分解法：物體受到三個或三個以上的不在同一條直線上的力作用時 ，常用正交分解 法.一般把力沿加速度方向和垂直于加速度方向進行分解. 【例1】我國第一艘航空母艦“遼寧號”已經(jīng)投入使用 ，為使戰(zhàn)斗機更容易起飛，“遼寧號” 使用了滑躍技術(shù).如圖 1所示，其甲板可簡化為模型： AB部分水平，BC部分傾斜，傾角為0 . 戰(zhàn)斗機從 A點開始起跑，C點離艦，此過程中發(fā)動機的推力和飛機所受甲板和空氣阻力的合 力大小恒為F, ABC甲板

4、總長度為L,戰(zhàn)斗機質(zhì)量為 m離艦時的速度為 vm,重力加速度為g.求 AB部分的長度. 解析 在A B段，根據(jù)牛頓運動定律得 F= ma 設(shè)B點速度大小為vt,根據(jù)運動學(xué)公式可得 v 2= 2aisi 在BC^l ,根據(jù)牛頓運動定律得 F- mgin 0 = ma 從B到C,根據(jù)運動學(xué)公式可得 Vm2— Vt 2=2&S2,又L=S1+S2 2 2FL— mvm 聯(lián)立以上各式解得：Si= L 2min 0 二、圖像在動力學(xué)中的應(yīng)用 1 .常見的圖像形式 在動力學(xué)與運動學(xué)問題中，常見、常用的圖像是位移圖像 （s—t圖像）、速度圖像（v—t圖像） 和力的圖像（F— t圖像）

5、等，這些圖像反映的是物體的運動規(guī)律、受力規(guī)律 ，而絕非代表物體 的運動軌跡. 2 .圖像問題的分析方法 遇到帶有物理圖像的問題時 ，要認真分析圖像，先從它的物理意義、點、線段、斜率、截 距、交點、拐點、面積等方面了解圖像給出的信息 ，再利用共點力平衡、牛頓運動定律及運 動學(xué)公式去解題. 【例2】如圖2甲所示，固定光滑細桿與地面成一定夾角為 a ,在桿上套有一個光滑小環(huán)，小 環(huán)在沿桿方向的推力 F作用下向上運動，推力F與小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖乙所示 ， 取重力加速度 g = 10 m/s 2.求： 0 2 4 6 tfs. 0 2 4 6 t/s. 乙 （1）小環(huán)的

6、質(zhì)量m （2）細桿與地面間的夾角 a . 解析由題圖得：。?2 s內(nèi)， a= -^-v=- m/s 2= 0.5 m/s 2 At 2 根據(jù)牛頓第二定律可得：前 2 s有Fi —mgsin a = ma 2 s后有F2=mgsin a ,代入數(shù)據(jù)可解得： m= 1 kg, a =30 . 答案（1）1 kg （2）30 針對訓(xùn)練 放在水平地面上的一物塊 ，受到方向不變的水平推力 F的作用，F(xiàn)的大小與時間t 的關(guān)系如圖3甲所示，物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示.取重力加速度 g=10 m/s 2. 由這兩個圖像可以求得物塊的質(zhì)量 m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù) 科分別為（ ）

7、 F/N+ 瞋m書 " 2 /H nl 1 1 n i—. A l i 1 i i—H- 2 4 6 S LO f/s 2 4 6 8 10 f/s 乙 圖3 2 15 1 kg,0.2 甲 A. 0.5 kg,0.4 B. 1.5 kg, C. 0.5 kg,0.2 D. 答案 A 解析 由F-t圖像和v —t圖像可得，物塊在2 s到4 s內(nèi)所受外力F1= 3 N,物塊做勻加速 運動，a= Av 4 =-m/s At 2 2 =2 m/s 2, F1 - f = ma 物塊在4 s到6 s所受外力F2=2 N,物塊做勻速直線運動， 則 F2

8、 = f, f =mg 聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)解得 m= 0.5 kg,科=0.4,故A選項正確. 三、傳送帶問題 傳送帶傳遞貨物時，一般情況下，由摩擦力提供動力，而摩擦力的性質(zhì)、大小、方向和運動狀 態(tài)密切相關(guān).分析傳送帶問題時，要結(jié)合相對運動情況，分析物體受到傳送帶的摩擦力方向 進而分析物體的運動規(guī)律是解題的關(guān)鍵. 注意 因傳送帶由電動機帶動，一般物體對傳送帶的摩擦力不影響傳送帶的運動狀態(tài). 【例3某飛機場利用如圖 4所示的傳送帶將地面上的貨物運送到飛機上 ，傳送帶與地面的 夾角。=30 ,傳送帶兩端 A、B的距離L= 10 m,傳送帶以v= 5 m/s的恒定速度勻速向上 運動

9、.在傳送帶底端 A輕放上一質(zhì)量 m= 5 kg的貨物，貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù) 科 半.求貨物從A端運送到 B端所需的時間.(g取10 m/s 2) 圖4 解析以貨物為研究對象 ,由牛頓第二定律得 mgcos 30 — mgsin 30 = ma 解得 a= 2.5 m/s 2 貨物勻加速運動時間11 = v= 2 s a 貨物勻加速運動位移 1 , 2 L si = 2at i = 5 m 然后貨物做勻速運動，運動位移 s2= L— si= 5 m 勻速運動時間 貨物從A到B所需的時間 t = 11+ 12= 3 s 答案 3 s 檢*

10、學(xué)習(xí)效果 休苣戊功慢見 自我,檢測區(qū) 1.(動力學(xué)的兩類基本問題)如圖5所示，在傾角。=37。的足夠長的固定的斜面底端有一 質(zhì)量m= 1.0 kg的物體.物體與斜面間動摩擦因數(shù) 科=0.25,現(xiàn)用輕細繩拉物體由靜止沿 t = 4.0 s繩子突然斷了，求: 斜面向上運動.拉力 F= 10 N,方向平行斜面向上.經(jīng)時間 圖5 (1)繩斷時物體的速度大小. (2)從繩子斷了開始到物體再返回到斜面底端的運動時間. (已知sin 37 = 0.60,cos 37 = 0.80,取 g= 10 m/s2) 解析(1)物體向上運動過程中，受拉力F、斜面支持力 N、重力mg和摩擦力f

11、,如圖所示， 設(shè)物體向上運動的加速度為 ai,根據(jù)牛頓第二定律有： N F— mgsin 0 — f = ma 又 f =N N= mgcos 0 2 解得：ai = 2.0 m/s t = 4.0 s 時物體的速度大小 vi = ait = 8.0 m/s (2)繩斷時物體距斜面底端的位移為 si = gait 2= 16 m,繩斷后物體沿斜面向上做勻減速直線 運動，設(shè)運動的加速度大小為 比，受力如圖所示，則根據(jù)牛頓第二定律有: mgsin 0 +f = ma 2 解得 a2= 8.0 m/s 物體勻減速運動的時間 Vi t2= —= i.0 s

12、a2 i 物體勻減速運動的位移為 s2=2vit2=4.0 m 此后物體沿斜面勻加速下滑 ，設(shè)物體下滑的加速度為 a3,受力如圖所示. 根據(jù)牛頓第二定律可得 mgsin 0 — f = ma,得a3=4.0 m/s 設(shè)物體由最高點下滑到斜面底端的時間為 t3,根據(jù)運動學(xué)公式可得 si+s2=2a3t32,t3=yi0 s-3.2 s,所以物體從繩子斷了開始到返回斜面底端的時間為 t =t2+t3=4.2 s. 答案 (i)8.0 m/s (2)4.2 s 2 .(圖像在動力學(xué)中的應(yīng)用)如圖6甲所示為一風(fēng)力實驗示意圖.開始時 ，質(zhì)量為 m= i kg 的小球穿在

13、固定的足夠長的水平細桿上 ，并靜止于O點.現(xiàn)用沿桿向右的恒定風(fēng)力 F作用于 小球上，經(jīng)時間ti=0.4 s后撤去風(fēng)力.小球沿細桿運動的 v—t圖像如圖乙所示(g取i0 m/s2),試求： 甲 乙 圖6 ⑴小球沿細桿滑行的距離； (2)小球與細桿之間的動摩擦因數(shù)； ⑶風(fēng)力F的大小. 答案 (1)1.2 m (2)0.25 (3)7.5 N 解析 (1)由圖像可得 V = 1 m/s 故小球沿細桿滑行的距離 s= v t = 1.2 m (2)減速階段的加速度大小 a2=4r=2.5 m/s At 由牛頓第二定律得科mg= ma 即動摩擦因數(shù)科=0.25 (3

14、)加速階段的加速度大小 a1 = 7T= 5 m/s 2 At 由牛頓第二定律得 F-科mg= ma 解得F= 7.5 n 3 .(傳送帶問題)如圖7所示， 水平傳送帶以 2 m/s的速度運動，傳送帶長 AB= 20 m,今在其左端將一工件輕輕放在上面 工件被帶動，傳送到右端，已知工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù) 科=0.1,( g=10 m/s 2)試求: (1)工件開始時的加速度 a； (2)工件加速到2 m/s時，工件運動的位移； (3)工件由傳送帶左端運動到右端的時間. 答案 (1)1 m/s 2,方向水平向右 (2)2 m (3)11 s 解析 (1)工件被放

15、在傳送帶上時初速度為零 ，相對于傳送帶向左運動，受滑動摩擦力向右 大小為f =mg工件加速度a=科g=0.1 x 10 m/s 2= 1 m/s 2,方向水平向右 (2)工件加速到2 m/s所需時間 tc=s =2 s a 1 1 2 1 2 在to時間內(nèi)運動的位移 so= 2ato= 2x 1 x2 m= 2 m ⑶ 由于so<20 m,故工件達到與傳送帶同樣的速度后與傳送帶相對靜止 ,一起運動至B端. 經(jīng)過時間to后，工件做勻速運動的時間為： s — So 20 一 2 匕-v - 2 s-9 s 所以工件由傳送帶左端運動到右端的時間為： t=to+ti=11 S