2018高中物理 牛頓定律應(yīng)用專題 2 輕松處理單體的多過程問題學(xué)案 新人教版必修1

輕松處理單體的多過程問題一、 考點(diǎn)突破知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型分值牛頓運(yùn)動(dòng)定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用理解牛頓第二定律，會(huì)靈活運(yùn)用牛頓第二定律解決單個(gè)物體的多過程問題各題型均有涉及615分二、重難點(diǎn)提示分清各階段間的關(guān)系，并能找到邊界條件。牛頓第二定律確定了力和運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系，可以幫助我們解決很多問題，而有些研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程不是單一的，我們稱為多過程問題。比如說有的問題原來靜止，現(xiàn)在要加速運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)過程都是我們必須要考慮的，還要去尋找這兩個(gè)狀態(tài)之間的聯(lián)系。還有其他的多過程類型，解決這類問題關(guān)鍵是要理清物體的運(yùn)動(dòng)情況，也就是要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程分析，接下來就是要找相鄰兩個(gè)過程之間的關(guān)聯(lián)，我們叫做邊界條件。一般解題思路：1.“合”初步了解全過程，構(gòu)建大致運(yùn)動(dòng)圖景；2.“分”將全過程進(jìn)行分解，分析每個(gè)過程的規(guī)律；3.“合”找到子過程之間的聯(lián)系，尋找解題方法。分析要點(diǎn)：1. 題目中有多少個(gè)物理過程？2. 每個(gè)過程物體做什么運(yùn)動(dòng)？3. 每種運(yùn)動(dòng)滿足什么物理規(guī)律？4. 運(yùn)動(dòng)過程中的一些關(guān)鍵位置（時(shí)刻）是哪些?例題1 一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零，再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來的大小，在此過程中，其他力保持不變，則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小a和速度大小v的變化情況是（）A. a和v都始終增大B. a和v都先增大后減小C. a先增大后減小，v始終增大D. a和v都先減小后增大思路分析：質(zhì)點(diǎn)受到的合外力先從0逐漸增大，然后又逐漸減小為0，合力的方向始終未變，故質(zhì)點(diǎn)的加速度方向不變，先增大后減小，速度始終增大，本題選C。答案：C例題2 一皮帶傳送裝置如圖所示，皮帶的速度v足夠大，輕彈簧一端固定，另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，已知滑塊與皮帶之間存在摩擦，當(dāng)滑塊放在皮帶上時(shí)，彈簧的軸線恰好水平，若滑塊放到皮帶的瞬間，滑塊的速度為零，且彈簧正好處于自然長(zhǎng)度，則當(dāng)彈簧從自然長(zhǎng)度到第一次達(dá)最長(zhǎng)這一過程中，滑塊的速度和加速度變化的情況是（）A. 速度增大，加速度增大B. 速度增大，加速度減小C. 速度先增大后減小，加速度先增大后減小D. 速度先增大后減小，加速度先減小后增大思路分析：滑塊在水平方向受向左的滑動(dòng)摩擦力Ff和彈簧向右的拉力F拉，合力F合FfF拉ma，當(dāng)彈簧從自然長(zhǎng)度到第一次達(dá)最長(zhǎng)這一過程中，逐漸增大，拉力F拉逐漸增大，因?yàn)槠У乃俣葀足夠大，所以合力F合先減小后反向增大，從而加速度a先減小后反向增大；滑動(dòng)摩擦力與彈簧彈力相等之前，加速度與速度同向，滑動(dòng)摩擦力與彈簧拉力相等之后，加速度便與速度方向相反，故滑塊的速度先增大，后減小。答案：D技巧點(diǎn)撥：對(duì)于彈簧的問題，我們還可以對(duì)其極限狀態(tài)進(jìn)行分析，如起始端狀態(tài)、中間特殊點(diǎn)狀態(tài)，再推演中間變化的過程，更加清晰。例題3 如圖所示，傾角為30°的光滑斜面與粗糙水平面平滑連接，現(xiàn)將一滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從斜面上的A點(diǎn)由靜止釋放，最終停在水平面上的C點(diǎn)，已知A點(diǎn)距水平面的高度h0.8 m，B點(diǎn)距C點(diǎn)的距離L2.0 m。（滑塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)沒有能量損失，g10 m/s2），求：（1）滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度；（2）滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（3）滑塊從A點(diǎn)釋放后，經(jīng)過時(shí)間t1.0 s時(shí)速度的大小。思路分析：教你審題第一步：讀題抓關(guān)鍵詞獲取信息光滑斜面與粗糙的水平面 滑塊在斜面上不受摩擦力，在水平面受摩擦力從斜面上的A點(diǎn)由靜止釋放 滑塊的初速度v00最終停在水平面上的C點(diǎn) 滑塊的末速度為零滑塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)沒有能量損失 斜面上的末速度和水平面上的初速度大小相等第二步：分析理清思路抓突破口做好兩分析受力分析、運(yùn)動(dòng)分析滑塊在斜面上：滑塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。滑塊在水平面上：滑塊做勻減速運(yùn)動(dòng)。第三步：選擇合適的方法及公式利用正交分解法、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式求解。（1）滑塊先在斜面上做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后在水平面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，故滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度最大為vm，設(shè)滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1，則有mgsin 30°ma1，2a1，解得：vm4 m/s（2）滑塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2，mgma2v2a2L，解得：0.4（3）滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，vma1t1得t10.8 s由于t>t1，滑塊已經(jīng)經(jīng)過B點(diǎn)，做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tt10.2 s設(shè)t1.0 s時(shí)速度大小為vvma2（tt1）解得：v3.2 m/s答案：（1）4 m/s（2）0.4（3）3.2 m/s圖象與多過程問題多過程問題表示在圖像上，我們可以更清晰的劃分力或運(yùn)動(dòng)的變化階段，更有利對(duì)于問題的解答?！踞槍?duì)訓(xùn)練】利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究力的大小變化的情況，實(shí)驗(yàn)時(shí)讓某消防隊(duì)員從平臺(tái)上跳下，自由下落，在t1時(shí)刻雙腳觸地，他順勢(shì)彎曲雙腿，重心又下降了h。計(jì)算機(jī)顯示消防隊(duì)員雙腳觸地后重心下降h過程，他受到地面支持力F隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。根據(jù)圖象提供的信息，以下判斷正確的是（）A. 在t1至t3時(shí)間內(nèi)消防隊(duì)員的重心在加速下降B. 在t2至t4時(shí)間內(nèi)消防隊(duì)員的重心在減速下降C. t3時(shí)刻消防隊(duì)員的速度達(dá)最大值D. t3時(shí)刻消防隊(duì)員的加速度為零思路分析：A. t1時(shí)刻雙腳觸底，在t1至t2時(shí)間內(nèi)消防員受到的合力向下，其加速度向下，他做加速度減小的加速下落運(yùn)動(dòng)；而t2至t3時(shí)間內(nèi)，人所受合力向上，人應(yīng)做向下的減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤； B. 在t2至t4時(shí)間內(nèi)他所受的合力向上則加速度向上，故消防員做向下的減速運(yùn)動(dòng)，故B正確； C. t2時(shí)刻之前人做加速運(yùn)動(dòng)，而此后人做減速運(yùn)動(dòng)，故t2時(shí)刻消防員的速度達(dá)最大，故C錯(cuò)誤； D. t3時(shí)刻，人受到的合力不為零，故加速度不可能為零，故D錯(cuò)誤。答案：B【易錯(cuò)指津】 摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響如圖所示，彈簧左端固定，右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)并系住質(zhì)量為m的物體，現(xiàn)將彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后釋放，物體可以一直運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，如果物體受到的阻力恒定，則（）A. 物體從A到O先加速后減速B. 物體從A到O做加速運(yùn)動(dòng)，從O到B做減速運(yùn)動(dòng)C. 物體運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，所受合力為零D. 物體從A到O的過程中，加速度逐漸減小易錯(cuò)提醒：解答此題時(shí)容易犯的錯(cuò)誤是認(rèn)為彈簧無形變時(shí)物體的速度最大，加速度為零，忽略了摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。從而錯(cuò)選B、C、D，這顯然是沒有對(duì)物理過程進(jìn)行認(rèn)真分析的結(jié)果。分析物理問題時(shí)，要在腦海里建立起一幅清晰的動(dòng)態(tài)圖景。思路分析：物體從A到O，初始階段受到的向右的彈力大于阻力，合力向右，隨著物體向右運(yùn)動(dòng)，彈力逐漸減小，合力逐漸減小，由牛頓第二定律可知，加速度向右且逐漸減小，由于加速度與速度同向，物體的速度逐漸增大，當(dāng)物體向右運(yùn)動(dòng)至AO間某點(diǎn)（設(shè)為點(diǎn)O）時(shí)，彈力減小到與阻力相等，物體所受合力為零，加速度為零，速度達(dá)到最大，此后，隨著物體繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，彈力繼續(xù)減小，阻力大于彈力，合力方向變?yōu)橄蜃螅罯點(diǎn)時(shí)彈力減為零，此后彈力向左且逐漸增大，所以物體越過O點(diǎn)后，合力（加速度）方向向左且逐漸增大，由于加速度與速度反向，故物體做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，正確選項(xiàng)為A.。答案：A【思路】我們能否將本題運(yùn)用圖象法進(jìn)行求解。4