高考物理 第3章 牛頓定律 牛頓運動定律應(yīng)用（第5課時）復(fù)習導(dǎo)學案

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牛頓運動定律應(yīng)用 【學習目標】（主要說明本節(jié)課要完成的任務(wù)，要目標明確，簡捷明了） 1、掌握連接體問題的處理方法，會使用整體法與隔離法。 2、會對臨界狀態(tài)進行分析。 【重點、難點】 重點：連接體問題分析 難點： 整體法隔離法的使用 【使用說明與學法指導(dǎo)】（主要交待學生應(yīng)該怎么樣做才能完成目標） 1、整體法與隔離法是高中物理中的很重要方法，你要投入激情和精力學會。學習中是會有困難的，不懂的問題請同學老師幫你。只要你堅持不懈一定能學會的。 【溫故而知新】（復(fù)習上一節(jié)課的內(nèi)容，即和上節(jié)課有關(guān)的3～5個題目） 1、（黃山市2013屆第三次質(zhì)量檢測）如圖所示，質(zhì)量m=1kg的小球穿在長L=1.6m的斜桿上，斜桿與水平方向成α=370角，斜桿固定不動，小球與斜桿間的動摩擦因數(shù)μ=0.75.小球從斜桿的頂端由靜止開始向下滑動時，受到水平向左的拉力F=1N，（sin370=0.6 cos370=0.8 g=10m/s2） 求：（1）小球運動的加速度大小 （2）小球運動到斜桿底端時速度的大小 解：（1）由牛頓第二定律得： Fcosα+mgsinα-μN=ma Fsinα+N=mgcosα 解得： （2）由運動規(guī)律得： 【課前預(yù)習】（簡單介紹本節(jié)課要學習的概念、規(guī)律等知識點。） 1、連接體問題 利用牛頓第二定律處理連接體問題時常用的方法是整體法與隔離法。 ①整體法：當系統(tǒng)中各物體的加速度相同時，我們可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個整體，這個整體的質(zhì)量等于各物體的質(zhì)量之和，當整體受到的外力F已知時，可用牛頓第二定律求出整體的加速度，這種處理問題的思維方法叫做整體法。 ②隔離法：從 1、（09年安徽卷）在2008年北京殘奧會開幕式上，運動員手拉繩索向上攀登，最終點燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運動員堅忍不拔的意志和自強不息的精神。為了探究上升過程中運動員與繩索和吊椅間的作用，可將過程簡化。一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運動員拉住，如圖所示。設(shè)運動員的質(zhì)量為65kg，吊椅的質(zhì)量為15kg，不計定滑輪與繩子間的摩擦。重力加速度取g=10m/s2。當運動員與吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升時，試求 （1）運動員豎直向下拉繩的力； （2）運動員對吊椅的壓力。 答案：440N，275N 解析：解法一:(1）設(shè)運動員受到繩向上的拉力為F，由于跨過定滑輪的兩段繩子拉力相等，吊椅受到繩的拉力也是F。對運動員和吊椅整體進行受力分析如圖所示，則有： F F (m人+m椅)g a 由牛頓第三定律，運動員豎直向下拉繩的力 F m人g a FN （2）設(shè)吊椅對運動員的支持力為FN，對運動員進行受力分析如圖所示，則有： 由牛頓第三定律，運動員對吊椅的壓力也為275N 解法二:設(shè)運動員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m；運動員豎直向下的拉力為F，對吊椅的壓力大小為FN。 根據(jù)牛頓第三定律，繩對運動員的拉力大小為F，吊椅對運動員的支持力為FN。分別以運動員和吊椅為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律 ① ② 由①②得 【自我檢測】（主要用基本的題目，供學生理解課前預(yù)習中知識點） 1、（2013年安徽卷）如圖所示，細線的一端系一質(zhì)量為m的小球，另一端固定在傾角為θ的光滑斜面體頂端，細線與斜面平行。在斜面體以加速度a水平向右做勻加速直線運動的過程中，小球始終靜止在斜面上，小球受到細線的拉力T和斜面的支持力為Fn分別為（重力加速度為g） T=m(gsinθ+ acosθ) Fn= m(gcosθ- asinθ) T=m(gsinθ+ acosθ) Fn= m(gsinθ- acosθ) T=m(acosθ- gsinθ) Fn= m(gcosθ+ asinθ) T=m(asinθ- gcosθ) Fn= m(gsinθ+ acosθ) 答案：A 2、如圖，質(zhì)量都是m的物體A、B用輕質(zhì)彈簧相連，靜置于水平地面上，此時彈簧壓縮了。如果再給A一個豎直向下的力，使彈簧再壓縮，形變始終在彈性限度內(nèi)，穩(wěn)定后，突然撤去豎直向下的力，在A物體向上運動的過程中，下列說法中可能正確的是( AC ) A、B物體受到的彈簧的彈力大小等于mg時，A物體的速度最大 B、B物體受到的彈簧的彈力大小等于mg時，A物體的加速度最大 C、A物體受到的彈簧的彈力大小等于mg時，A物體的速度最大 D、A物體受到的彈簧的彈力大小等于mg時， A物體的加速度最大 F A B 3．(黃岡中學2011屆五月模擬)如圖所示，A、B兩物體之間用輕質(zhì)彈簧連接。用水平恒力F拉A，使A、B一起沿光滑水平面做勻加速運動，這時彈簧長度為L1，若將A、B置于粗糙水平面上，且A、B與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)相同，用相同的水平恒力F拉A，使A、B一起做勻加速運動，此時彈簧的長度為L2，則( A ) A．L2＝L1 B．L2＞L1 C．L2＜L1 D.由于A、B的質(zhì)量關(guān)系未知，故無法確定L1、L2的大小關(guān)系 4．(蚌埠二中2012年期中考試)如圖所示，在光滑水平面上有個質(zhì)量分別為m1和m2的物體A、B，m1＞m2，A、B間水平連接著一質(zhì)量不計的彈簧秤，若用大小為F的水平力向右拉B，穩(wěn)定后Ｂ的加速度大小為a1，彈簧秤的示數(shù)為F1；如果改用大小為F的水平力向左拉A，穩(wěn)定后A的加速度為a2，彈簧秤的示數(shù)為F2，則下列關(guān)系正確的是 （ A ） A、a1=a2, F1＞F2 B、a1=a2, F1＜F2 C．a(chǎn)1＜a2, F1=F2 D．a(chǎn)1＞a2, F1＞F2 5、用細繩連接兩物體A和B，質(zhì)量分別為m1和m2，第一次在光滑水平面上用水平力F拉物體（如圖1-3-17甲），使A和B一起在水平面上做加速運動，此時繩的張力為Tl，第二次用相同大小的力豎直向上拉物體（如圖1-3-17乙），使A和B一起豎直向上做加速運動，此時繩的張力為T2，則T1____T2（填寫>，=，<） 答案：= 【課內(nèi)探究】（用來講解較難知識點、重要的物理方法、解題技巧等） (2)解決臨界問題的方法：基本思維方法是假設(shè)推理法。即先假設(shè)這樣，然后再根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識列方程來求解。(3)運用假設(shè)法解題的基本步驟：①明確研究對象；②畫出研究對象的受力圖；③假設(shè)可發(fā)生的臨界現(xiàn)象； ④列出滿足所發(fā)生的臨界現(xiàn)象的平衡方程來求解。 1、如圖4-2-16 所示，一細線的一端固定于傾角為450的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細線另一端拴一質(zhì)量為m的小球。當滑塊以2g加速度向左運動時，線中拉力T等于多少？ 解析：當小球和斜面接觸，但兩者之間無壓力時，設(shè)滑塊的加速度為a′，此時小球受力如圖4-2-17，水平和豎直方向可列方程為： Tcos 450=ma′ Tsin 450-mg=O 解得：a′=g 由于滑塊A的加速度a=2g＞a′，所以小球?qū)h離滑塊A，其受力如圖4-2-18所示，設(shè)線和豎直方向成β 角，由小球水平、豎直方向狀態(tài)可列方程 Tsinβ = ma Tcosβ -mg=O 解得：T= 【答案】 2、如圖3-1-10所示，質(zhì)量m=lO kg的小球掛在傾角θ=370的光滑斜面的固定鐵桿上，當斜面和小球以a1=的加速度向右勻加速運動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力分別為多大？當斜面和小球都以a2=g的加速度向右勻加速運動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力又分別為多大？ 說明;小球與斜面間無作用力時的臨界加速度：a0=gcot370=4g/3 答案：100N 50N 200N 0N 【拓展提升】（主要是提供給學生的較新題型、綜合性、有一點難度的題目） 1、兩個質(zhì)量均為m的物塊A和B疊放在一個勁度系數(shù)為k的豎直彈簧上，如圖1-3-97所示，今用一個豎直向下的力F壓物塊A使彈簧縮短了△L，然后突然撤去F，此時A對B的壓力大小為 ( CD ) A、F B、 F+mg C、 +mg D、+mg 2、如圖所示，bc為固定在小車上的水平桿，木塊M穿在水平橫桿上，M通過輕繩懸吊著一個小鐵球m，此時小車以大小為a的加速度向右做勻加速運動，輕繩與豎直方的夾角為θ若小車的加速度逐漸增大，M始終和小車保持相對靜。當加速度增加到2a后（ AB ） A、橫桿對M的摩擦力增加到原來的2倍 B、橫桿對M的彈力保持不變 C、輕繩與豎直方向的夾角增加到原來的2倍 D、輕繩的拉力增加到原來的2倍 3.（皖北協(xié)作區(qū)2012高三聯(lián)考）如圖所示，公交車的車頂上某處固定一個與豎直方向成θ角的輕桿，輕桿粘合著一小鐵球．另一處用一根細線懸掛另一相同的小鐵球，當小車做直線運動時，發(fā)現(xiàn)細線保持與豎直方向成α角，若θ＞α，則下列說法中正確的是（ D ） A、兩小鐵球所受的合力均為零 B、桿對小鐵球的作用力大小等于小鐵球的重力 C、輕桿對小鐵球的作用力方向沿著輕桿方向向上 D、輕桿對小鐵球的作用力方向與細線平行向上 4．如圖所示，在傾角為θ=37的固定斜面上，跨過定滑輪的輕繩一端系在小車的前端，另一端被坐在小車上的人拉?。阎说馁|(zhì)量為50 kg，小車的質(zhì)量為10 kg，繩及滑輪的質(zhì)量、滑輪與繩間的摩擦均不計，斜面對小車間的動摩擦因數(shù)為0．2，小車與人間的動摩擦因數(shù)為0．8，取重力加速度g=10 m/s2，當人以288 N的力拉繩時，人與小車相對靜止，試求（斜面足夠長）：（已知，。取） （1）人與車一起運動的加速度大??； （2）人所受摩擦力的大小和方向； 答案 （1）a=2m/s2 (2) 112N方向沿斜面向上 5.（2013年山東卷）如圖所示，一質(zhì)量m=0.4kg的小物塊，以V0=2m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運動，經(jīng)t=2s的時間物塊由A點運動到B點，A、B之間的距離L=10m。已知斜面傾角θ=30o，物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)。重力加速度g取10 m/s2. （1）求物塊加速度的大小及到達B點時速度的大小。 （2）拉力F與斜面的夾角多大時，拉力F最??？拉力F的最小值是多少？ 6. (2013年天津卷）質(zhì)量為m=4kg的小物塊靜止于水平地面上的A點，現(xiàn)用F=10N的水平恒力拉動物塊一段時間后撤去，物塊繼續(xù)滑動一段位移停在B點，A、B兩點相距x=20m，物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2,，求： (l）物塊在力F作用過程發(fā)生位移xl的大?。? (2）撤去力F后物塊繼續(xù)滑動的時間t。 7、(滁州中學2012屆高三上學期期末測試)如圖，一個定滑輪左端通過細繩栓個質(zhì)量M的物體，右端掛一個梯子和質(zhì)量為m的人處于靜止狀態(tài)，如果要使定滑輪上端的繩子拉力為零，人應(yīng)如何運動，加速度多大？ 解：開始靜止，則梯子質(zhì)量為，要使上端繩拉力為零，必須為下端繩的拉力為零，以g向下運動， 即梯子以加速度向上加速 梯： 對人： 方向向下 【課后總結(jié)】[學完本節(jié)課，你一定要歸納一下物理方法或解題方法，標記出自己還沒有掌握的或者有疑問的點，并督促自己盡快解決。] 歸納內(nèi)容：